Химические свойства серной кислоты

• При взаимодействии H2SO4(конц.) со слабыми восстановителями (неметаллами: S, P, C, средне- и малоактивными металлами: Fe, Cu, Ag, сложными веществами: H2S, сульфидами металлов, солями Fe²⁺ и т.д.) образуются SO2 и H2O.
   
• При взаимодействии H2SO4(конц.) с сильными восстановителями (активными металлами: Li-Zn, некоторыми сложными веществами: HI, KI) образуются H2S или S.

 

1. Примеры взаимодействия серной кислоты с простыми веществами:

4Zn + 5H2SO4(конц.) → 4ZnSO4 + H2S + 4H2O (возможно образование SO2 и S, так как Zn - хороший восстановитель)

2Fe + 6H2SO4(конц.) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (только при нагревании)

Al, Cr, Fe пассивируются холодной концентрированной серной кислотой (т.е. покрываются оксидной пленкой, препятствующей дальнейшей реакции). Реакции идут только при нагревании.

 

Концентрированная серная кислота окисляет даже слабые металлы, но кроме золота и платины, например:

2Ag + 2H2SO4(конц.) → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O.

 

В реакциях с неметаллами образуются соответствующие кислоты:

C + H2SO4(конц.) → CO2 + 2SO2 + 2H2O (t)

S + H2SO4(конц.) → 3SO2 + 2H2O (t)

2P + 5H2SO4(конц.) → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O (t).

 

2. Примеры взаимодействия серной кислоты со сложными веществами:

1. Из галогеноводородов концентрированная серная кислота может окислить только ионы Br^– и I^– :

HF + H2SO4(конц.) → реакция не идет

HCl + H2SO4(конц.) → реакция не идет

2HBr + H2SO4(конц.) → Br2 + SO2 + 2H2O

8HI + H2SO4(конц.) → 4I2 + H2S + 4H2O

 

Хлорид-ионы серной кислотой не окисляются:

2CrCl2 + 4H2SO4(конц.) → Cr2(SO4)3 + SO2 + 4HCl + 2H2O

2NaCl(тв.) + H2SO4(конц.)  → Na2SO4 + 2HCl или

NaCl(тв.) + H2SO4(конц.)  → NaHSO4 + HCl.

 

2. Соли меди (I), хрома (II) и железа (II) и бромиды восстанавливают серную кислоту до SO2, тогда как йодиды активных металлов и HI до H2S, так как последние проявляют более выраженные восстановительные свойства:

2CuI + 4H2SO4(конц.) → 2CuSO4 + I2 + 2SO2 + 4H2O

2FeI2 + 6H2SO4(конц.) →  Fe2(SO4)3 + 2I2 + 3SO2 + 6H2O

2FeS2 + 14H2SO4(конц.) → Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O

2FeSO4 + 2H2SO4(конц.) → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O

2CrCl2 + 4H2SO4(конц.) → Cr2(SO4)3 + SO2 + 4HCl + 2H2O

 

2KBr + 2H2SO4(конц.) → K2SO4 + Br2 + SO2 + 2H2O

 

8KI + 5H2SO4(конц.) → 4K2SO4 + 4I2 + H2S + 4H2O или

8KI + 9H2SO4(конц.) → 8KHSO4 + 4I2 + H2S + 4H2O

8HI + H2SO4(конц.) → 4I2 + H2S + 4H2O.

 

3. С концентрированной серной кислотой сероводород и сульфиды реагируют с образованием SO2, аналогично реакции кислоты с серой:

S + H2SO4(конц.) → 3SO2 + 2H2O (t)
H2S + 3H2SO4(конц.) → 4SO2 + 4H2O (t)

 

2FeS + 10H2SO4(конц.) → Fe2(SO4)3 + 9SO2 + 10 H2O

K2S + 4H2SO4(конц.) → K2SO4 + 4SO2 + 4H2O
В этой реакции сульфид-ион окисляется до SO2: S^–2 -6e → S⁺⁴.
Часть сульфат-ионов восстанавливается также до SO2 и часть остается для образования соли K2SO4.

 

Эти реакции называются реакциями сопропорционирования, в которых атомы одного и того же элемента, находящиеся в разных степенях окисления, приобретают одну промежуточную степень окисления. Подробно разбираем электронный баланс и расстановку коэффициентов в таких реакциях на этой странице.

 

4. H2SO4(конц.) реагирует с твёрдыми солями, если  образуются летучие кислоты (HF, HCl, HNO3):

KF(тв.) + H2SO4(конц.) → KHSO4 + HF­

NaCl(тв.) + H2SO4(конц.) → NaHSO4 + HCl­

NaNO3(тв.) + H2SO4(конц.) → NaHSO4 + HNO3­

В этих реакциях возможно образование средних солей.

 

HBr и HI таким образом получить не удаётся, так как они окисляются концентрированной серной кислотой:

8KI + 5H2SO4(конц.) → 4I2 + H2S + 4K2SO4 + 4H2O
2KBr + 2H2SO4(конц.) → Br2 + SO2 + K2SO4 + 2H2O.

 

Сернистый газ также можно получать в результате взаимодействия твёрдой соли Na2SO3 с концентрированной серной кислотой:

Na2SO3(тв.) + H2SO4(конц.) → Na2SO4 + SO2 + H2O.