Раздел «Неорганическая химия» в спецификации НЦТ

Элементы VI группы. Производство серной кислоты

Главное по теме

Цепочка производства H₂SO₄: S (или FeS₂) = SO₂ = SO₃ = H₂SO₄. Контактный способ.
S + O₂ = SO₂; обжиг пирита: 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂.
Ключевая стадия: 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ (катализатор V₂O₅, около 400-500 °C). Обратимая и экзотермическая.
SO₃ поглощают не водой, а концентрированной H₂SO₄ (получается олеум), иначе образуется туман кислоты.
Разбавлять кислоту: кислоту льют в воду, а не наоборот (сильное нагревание).
Концентрированная H₂SO₄ обугливает органику: C₁₂H₂₂O₁₁ = 12C + 11H₂O; она отнимает воду.
Cu + 2H₂SO₄(конц.) = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O; Zn + H₂SO₄(разб.) = ZnSO₄ + H₂. Холодная конц. пассивирует Fe и Al.
Качественная реакция на SO₄²⁻: Ba²⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄↓ (белый, не растворяется в кислотах).
H₂S: FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S; запах тухлых яиц; с Pb²⁺ чёрный PbS; 2H₂S + SO₂ = 3S + 2H₂O.
Степени окисления серы: -2 (H₂S), 0 (S), +4 (SO₂, H₂SO₃), +6 (SO₃, H₂SO₄).

Задания с разбором

1.Напиши уравнение горения серы в кислороде.

1Сера окисляется до оксида серы(IV).
2S + O₂ → SO₂, уравнивать не нужно.

Ответ: S + O₂ → SO₂

2.Какая масса серной кислоты получится из 16 г SO₃ при реакции с водой?

1SO₃ + H₂O → H₂SO₄, M(SO₃) = 80 г/моль.
2n(SO₃) = 16 / 80 = 0,2 моль, n(H₂SO₄) = 0,2 моль.
3m = 0,2 · 98 = 19,6 г.

Ответ: 19,6 г

3.Реагирует ли медь с разбавленной и с концентрированной серной кислотой?

1Медь правее водорода, с разбавленной H₂SO₄ она не реагирует.
2Концентрированная кислота окисляет серой: Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O (при нагревании).
3Ловушка: ждать водород, при реакции с концентрированной кислотой он не выделяется.

Ответ: с разбавленной нет, с концентрированной да (выделяется SO₂)

Где теряют баллы

Сера, серная кислота, производство H₂SO₄
Ловушка: Думают, что SO₃ растворяют в воде: на заводе его поглощают концентрированной кислотой и получают олеум.
Как решать: Степени окисления серы: −2, 0, +4, +6. Контактный способ: обжиг пирита, SO₂ → SO₃ на V₂O₅, поглощение SO₃ серной кислотой.

Объяснение простыми словами

Автомобильный аккумулятор, удобрения, красители, лекарства, бумага. У всего этого общий предок: серная кислота. Её недаром называют хлебом химической промышленности. В этой теме мы идём от простого вещества, серы, к кислоте и по дороге разбираем главные реакции, которые спрашивают на ЕНТ. Сразу договоримся: сера стоит в VI группе вместе с кислородом, селеном и теллуром. Эти элементы называют халькогенами. На внешнем уровне у них шесть электронов, поэтому у серы степени окисления -2, 0, +4 и +6.

Сначала кислород, ведь он тоже из VI группы. Кислород существует в виде двух простых веществ: O₂, которым мы дышим, и озона O₃. Это аллотропные модификации. Озон сильнее окисляет и в верхних слоях атмосферы задерживает вредный ультрафиолет. Сера обычно выглядит как жёлтый порошок, не растворяется в воде. Она горит голубым пламенем: S + O₂ = SO₂. Это первая стадия производства серной кислоты. Из одного моля серы получается один моль сернистого газа. Если сжигают пирит FeS₂, уравнение такое: 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂.

Дальше в Biik: продолжение объяснения, видеоразбор и проверка из 8 заданий по этой теме.

Доучи тему до конца в Biik

План на каждый день, видеоразборы, проверка из 8 заданий после каждой темы, пробник ЕНТ раз в месяц и ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы. 3 дня бесплатно, без карты.

Начать бесплатно Пройти диагностику

Диагностика покажет, сколько баллов тебе не хватает до гранта и где именно. 30 заданий после короткой бесплатной регистрации.

Термины

Халькогены: Элементы VI группы: кислород, сера, селен, теллур, полоний.
Сера: Жёлтое кристаллическое простое вещество-неметалл S, не растворяется в воде, встречается самородная и в сульфидах.
Аллотропия кислорода: Кислород существует как O₂ и озон O₃, разные вещества с разными свойствами.
Озон: O₃, сильный окислитель, защищает Землю от ультрафиолета в стратосфере.
Сероводород: H₂S, ядовитый газ с запахом тухлых яиц, сильный восстановитель; раствор называют сероводородной кислотой.
Сульфиды: Соли сероводородной кислоты с ионом S²⁻, многие нерастворимы и окрашены.
Пирит: FeS₂, железный колчедан, природное сырьё для получения SO₂.
Оксид серы(IV): SO₂, сернистый газ, кислотный оксид с резким запахом, обесцвечивает красители, образует кислотные дожди.
Оксид серы(VI): SO₃, серный ангидрид, кислотный оксид, с водой даёт серную кислоту.
Сернистая кислота: H₂SO₃, слабая неустойчивая кислота; соли называют сульфитами.
Серная кислота: H₂SO₄, сильная двухосновная кислота, соли называют сульфатами и гидросульфатами.
Контактный способ: Промышленный способ получения серной кислоты, в котором SO₂ окисляется до SO₃ на твёрдом катализаторе.
Катализатор: Вещество, которое ускоряет реакцию и не расходуется; в контактном способе это V₂O₅.
Олеум: Раствор SO₃ в концентрированной серной кислоте.
Обезвоживание: Свойство концентрированной серной кислоты отнимать воду у веществ, например у сахара или древесины.
Окислитель: Вещество, которое принимает электроны; концентрированная H₂SO₄ окисляет за счёт серы в степени +6.
Сульфаты: Соли серной кислоты с ионом SO₄²⁻, например гипс CaSO₄·2H₂O и глауберова соль.
Пассивация: Образование защитной плёнки на металле; холодная конц. H₂SO₄ пассивирует железо и алюминий.
Кислотный дождь: Осадки с растворёнными оксидами серы и азота, разрушают камень и вредят растениям.

Все темы: Химия