Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение Новохоперского муниципального района

Воронежской области  "Троицкая средняя общеобразовательная школа"

село Троицкое

Учебно-методическая разработка урока химии

СЕРНАЯ КИСЛОТА И ЕЕ СОЛИ

с. Троицкое

2022

Цели:

а) познавательная – формировать умения характеризовать свойства серной кислоты в свете теории электролитической диссоциации, окислительно-восстановительных реакций, подтверждать соответствующими уравнениями химических реакций;

б) развивающая – усложнение смысловой функции речи, способность анализировать, обобщать, сравнивать;

в) воспитывающая – толерантное отношение к высказываниям других, дисциплинированность и собранность.

Задачи:

• конкретизировать общие знания учащихся о свойствах кислот в свете теории электролитической диссоциации (ТЭД) на примере разбавленной серной кислоты;
• конкретизировать знания учащихся об окислительных свойствах кислот на примере концентрированной серной кислоты;
• показать народнохозяйственное значение этой кислоты и её солей.

Оборудование и материалы:

• серная кислота (разбавленная), раствор хлорида бария, пробирки, лакмусовые полоски;
• компьютер, проектор, экран, компьютерная презентация;
• на ученических столах разложены периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева и «Таблица растворимости кислот, оснований и солей в воде», а также схема «Взаимодействие концентрированной серной кислоты с металлами.

Ход урока.

I. Организационный момент. Проверка домашнего задания.

Мы с вами продолжаем изучение особой подгруппы элементов. Что это за группа? Кокой элемент мы изучаем наиболее подробно? (ответы)

Для того, чтобы продолжить, необходимо вспомнить, о чем мы говорили с вами раньше.

Фронтальный опрос:

1.Какие соединения образует сера?

2.Что такое сероводородная вода?

3.Может ли сероводород проявлять окислительные свойства? Почему?

4.Химические свойства сернистого газа?

5.Какие химические свойства проявляет оксид серы (VI)?

II.Изучение нового материала.

1.Постановка проблемы.

Известно, что оксиды серы вызывают больше болезней, чем выхлопные газы автомобилей. Эти загрязнения поступают от электростанций, заводов и жилых домов.

Оксиды серы и тонкие частицы пыли обычно концентрируются в местах интенсивного сжигания угля и очень опасны зимой, когда для обогрева приходится сжигать большое количество топлива. Около 20 тыс. т. оксидов серы ежегодно выбрасывается в атмосферу, там они соединяются с водяными парами и уносятся на большие расстояния, где и выпадают вместе с атмосферными осадками в виде ядовитых «кислотных» дождей, растворов сернистой и серной кислоты.

Сернистую кислоту мы изучили на прошлом уроке, а сегодня мы познакомимся со свойствами и применением серной кислоты и ее солей. Итак, тема нашего урока «Серная кислота и ее соли». Запишите ее в тетради.

2.История.

Впервые серная кислота, была получена итальянским ученым В. Бирингуччо в 1540 г. и немецким алхимиком Василием Валентином в конце XVI – начале XVII вв. Cерную кислоту получали в незначительных количествах термическим разложением железного купороса FeSO4×7H2O. Из-за этого способа получения серную кислоту в старину называли «купоросным маслом» и «серным маслом».

В 1595 году алхимик Андрей Либавий установил тождественность обоих веществ. С того времени это «масло» стали называть серной кислотой, - формула которой H2SO4.

3. Характеристика соединения.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Химически чистая серная кислота  — бесцветная густая тяжёлая жидкость, неограниченно растворимая в воде. При растворении концентрированной серной кислоты в воде выделяется очень большое количество теплоты. Чтобы избежать разбрызгивания, следует соблюдать правило:

Нельзя лить воду в концентрированную серную кислоту! Следует осторожно вливать кислоту в воду при непрерывном перемешивании.

Молярная масса 98,078 ± 0,006 г/моль
Плотность 1,8356 г/см³

Температура плавления  10,38 °C

Температура кипения    337 °C

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Рассмотрим теперь химические свойства серной кислоты.

Специфические химические свойства концентрированной серной кислоты.

1. Гигроскопические (водоотнимающие) свойства

При работе с концентрированной серной кислотой следует соблюдать особую осторожность: при попадании на кожу концентрированная серная кислота вызывает сильные ожоги.

Концентрированная серная кислота способна отнимать воду от органических веществ, обугливая их. Например, концентрированная серная кислота обугливает древесину, сахар.

Гигроскопические свойства концентрированной серной кислоты обусловливают её использование в качестве осушителя газов, которые не способны вступать с ней в реакцию. Например, с помощью серной кислоты можно осушить водород, кислород, азот или хлор. Для этого газ пропускают через специальную склянку, заполненную концентрированной серной кислотой.

2. Образование олеума

Концентрированная серная кислота растворяет оксид серы(VI) SO3, образуя олеум.

Олеум

раствор оксида серы(VI) в концентрированной серной кислоте.

Оксид серы(VI) в олеуме частично взаимодействует с концентрированной серной кислотой с образованием пиросерной кислоты H2S2O7 :

SO3 + H2SO4         H2S2O7

Олеум широко используется для очиcтки нефтепродутов, производства красителей, взрывчатых веществ.

3. Окислительные свойства

Концентрированная серная кислота — сильный окислитель за счёт серы в степени окисления +6 . Состав продуктов восстановления определяется в основном активностью восстановителя, соотношением количества серной кислоты, концентрацией кислоты и температурой. При этом, чем активнее восстановитель и чем выше концентрация кислоты, тем глубже протекает восстановление. Продуктами восстановления серной кислоты могут быть оксид серы(IV) SO2 , сера S, сероводород H2S.

Концентрированная серная кислота окисляет многие металлы, в том числе расположенные в электрохимическом ряду напряжений после водорода. При этом, чем активнее металл, тем глубже протекает восстановление серы, например:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4(конц.) + SO2↑ + 2H2O

3Mg + 4H2SO4(конц) = 3MgSO4 + S↓ + 4H2O

8Al + 15H2SO4(конц) = 4Al2(SO4)3 + 3H2S↑+ 12H2O

Однако концентрированная серная кислота не реагирует с золотом и платиной, при комнатной температуре пассивирует алюминий, хром, железо за счёт образования на их поверхности оксидной плёнки. Реакция с алюминием, хромом и железом возможна только при нагревании:

8Al + 15H2SO4(конц) = 4Al2(SO4)3 + 3H2S↑+ 12H2O

2Cr + 6H2SO4(конц) = Cr2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

2Fe + 6H2SO4(конц) = Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

Концентрированная серная кислота способна окислять некоторые неметаллы, например:

C + 2H2SO4(конц) = CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O

2P + 5H2SO4(конц) = 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O

S + 2H2SO4(конц) = 3SO2↑ + 2H2O

Концентрированная серная кислота может также окислять сложные вещества, проявляющие восстановительные свойства, например:

H2SO4(конц) + 2HBr = Br2 + SO2↑ + 2H2O

H2SO4(конц) + H2S = SO2↑ + S↓ + 2H2O

Мы разобрали свойства концентрированной серной кислоты, но чаще пользуются разбавленной кислотой. Получают ее разбавлением.

Правило разбавления вы знаете, повторим его еще раз. (ответы учеников).

Химические свойства разбавленной серной кислоты

Разбавленная серная кислота обладает свойствами, общими для кислот: взаимодействует с металлами, расположенными в электрохимическом ряду напряжений до водорода, с выделением водорода, вступает во взаимодействие с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами, а также с солями.

1. Взаимодействие с металлами

Разбавленная серная кислота при взаимодействии с металлами проявляет окислительные свойства за счёт атомов водорода в степени окисления +1:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

Cu + H2SO4 ≠

2. Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами

MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O

3. Взаимодействие с основаниями и амфотерными гидроксидами

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O

Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O

4. Взаимодействие с солями

Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2↑ + 2H2O

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl

Что произойдет, если кислота попадет на кожу рук или лица? (ответы)

Какую медицинскую помощь необходимо оказать? (ответы)

СОЛИ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Так как серная кислота двухосновна, то она образует 2 ряда солей: какие? (ответы).

- кислые (гидросульфаты), например NaHSO4 и средние (сульфаты), например Na2SO4.

Все ли соли серной кислоты растворимы? (ответы).

-Сульфаты большинства металлов хорошо растворимы в воде. Нерастворимыми являются соли ЩЗМ, Ag и Pb.

При прокаливании сульфаты щелочных металлов плавятся без разложения. Сульфаты металлов средней активности разлагаются на оксид металла и SO3:

ZnSO4 = ZnO + SO3

Сульфат меди(II) разлагается с образованием оксида меди(II) и выделяя оксид серы(IV) и кислород:

2CuSO4 = 2CuO + 2SO2↑ + O2↑

При разложении сульфата железа(II) происходит внутримолекулярная окислительно-восстановительная реакция с образованием оксида железа(III), оксида серы(IV) и кислорода:

4FeSO4 = 2Fe2O3 + 4SO2↑ + O2↑

Сульфаты тяжёлых металлов при прокаливании разлагаются с образованием металла, оксида серы(IV) и кислорода:

Ag2SO4 = 2Ag↓ + SO2 ↑ + O2↑

HgSO4 = Hg + SO2↑ + O2↑

Для определения серной кислоты и ее солей существует качественная реакция. Какое вещество будет являться реактивом на сульфат-ион? Почему? (ответы учеников)

Качественной реакцией на серную кислоту и её растворимые соли является выпадение нерастворимого в воде и в кислотах белого осадка сульфата бария при взаимодействии с растворимыми солями бария.

Ba2+ + SO42- = BaSO4↓

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ.

Вам известно, что серная кислота в природе в чистом виде встречается довольно редко, т.е. ее добывают промышленным способом на производствах из различных производных серы. А вот сера в природе встречается гораздо чаще, хотя и в соединениях. Давайте вспомним о нахождении серы в природе.

ПРИМЕНЕНИЕ.

Очень долго серная кислота не находила применения. Но как только началось ее использование, кислоту возвеличили. Ее стали называть хлебом химической промышленности. Широкое применение имеют и соли серной кислоты.

Серная кислота используется для получения удобрений, синтетических моющих средств, пластмасс. Серную кислоту применяют для очистки нефтепродуктов, в производстве тканей, красителей, взрывчатых веществ, лекарств, используют в качестве электролита для свинцовых аккумуляторов.

Сульфат натрия   Na2SO4 используют при получении стекла; медный купорос  CuSO4•5H2O применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений; гипс CaSO4•2H2O используют в строительстве и в медицине; в медицине используют также сульфат магния (горькая соль)  MgSO4•7H2O как слабительное средства, а сульфат бария BaSO4  в качестве рентгеноконтрастного вещества при рентгеноскопии.

7. Экологическая безопасность

В начале урока у нас прозвучал позвучала проблема экологического характера. Давайте послушаем о мерах защиты окружающей среды.

Мероприятия, обеспечивающие эффективность природоохранительных мер.
Для вредных веществ в атмосфере законодательно установлены предельно допустимые концентрации, не вызывающие ощутимых последствий. ПДК (SO2) – 0,05 мг/м3. С целью предотвращения загрязнения атмосферы разработаны мероприятия, обеспечивающие правильное сжигание топлива, переход на газифицированное центральное отопление, установку очистных сооружений, которые позволяют экономить сырье, предотвращают загрязнение воздуха. Например, улавливание серы из выделяющихся газов дает возможность увеличить выпуск серной кислоты.
Вводятся технологии, при которых образование отходов сводится к минимуму. Этой же цели служит переход на другие виды топлива для автомобилей (сжиженный газ, этиловый спирт, при сжигании которого образуется меньше вредных веществ). Большое значение имеет правильная планировка городов, зеленые насаждения. Деревья поглощают вредные газы. Например, сернистый газ хорошо поглощается тополем, липой, кленом, конским каштаном.

Вопрос: Какой можно сделать вывод о вредном воздействии на природу?

Применение серной кислоты определяется ее свойствами – это вещество используют как кислоту, окислитель и обезвоживающее средство. В условиях антропогенного загрязнения, когда серная кислота входит в состав кислотных дождей, возможны повреждения и гибель клеток растений, обезвоживание растительных тканей.

Д.И. Менделеев говорил: «Опыт - это единственный верный путь спрашивать природу и слышать ответ в ее лаборатории». Поэтому и мы с вами сегодня проведем эксперимент.

III. Химический эксперимент

Перед вами в 3-х пробирках находятся растворы солей натрия – сульфата, карбоната и хлорида.

Ваша задача определить каждое вещество и результаты записать себе в тетрадь в молекулярном и ионном виде.

Но сначала давайте вспомним, какие правила необходимо соблюдать при работе с химическими веществами? (ответы учащихся)

IV. Закрепление.

Сегодня мы с вами узнали очень много еще об одном соединении серы – серной кислоте. А теперь ответьте на несколько вопросов.

1.Царица Сера разрешила двум принцам поздороваться с принцессой Серной кислотой, поцеловав ей ручку. Первым к ней подошел Алюминий, но его поцелуй ничем не тронул сердце принцессы. Вторым был принц Лакмус. Поцеловав р учку, он покраснел от смущения. Почему так произошло?

2.Серная кислота – загадочная незнакомка. Кто-нибудь знает ее родителей? Союз газа и воды привел к появлению необыкновенной особы. Ее назвали Серной кислотой. Напишите уравнения реакции получения серной кислоты в промышленности.

3.Почему концентрированную серную кислоту хранят в стальных резервуарах, для хранения меньше 75% - резервуары покрываются кислотоупорными материалами?

4.Можно ли с помощью кусочка мела определить, в какой склянке разбавленная соляная, а в какой – разбавленная серная кислота? Почему?

V. Домашнее задание.

выучить химические свойства серной кислоты

VI. Итоги урока.

Подведение итогов урока. Оценивание учеников за работу на уроке.