Охорона навколишнього середовища від забруднення викидами сульфуровмісних речовин.

1. Сульфатна кислота і сульфати. Найважливіші природні сульфати, якісна реакція на сульфат-іон. Застосування сульфатної кислоти і сульфатів Охорона навколишнього середовища від забруднення викидами сульфуровмісних речовин.

2. Мета: • Відновити знання про склад, фізичні властивості і відношення до води сульфатної кислоти. • Ознайомити з сульфатами та їхніми властивостями, практичним застосуванням. • Розкрити значення для хімічної промисловості і народного господарства. • Розвинути вміння встановлювати причинно-наслідковий зв’язок між властивостями сульфатної кислоти та її застосуванням. • Загострити увагу на правилах (Т/Б) при роботі з сульфатною кислотою та при приготуванні її водних розчинів. • Пояснити окиснювальну здатність концентрованої сульфатної кислоти. • Удосконалити вміння складати рівняння реакцій з металами, оксидами, основами і солями в молекулярній, повній і скороченій йонних формах. • Дати поняття про якісну реакцію на сульфат-іон. • Ознайомити із сировиною та хімічними реакціями, що покладені в основу виробництва сульфатної кислоти, з умовами їх здійснення. • Розкрити значення цих знань для управління процесом виробництва. • Формувати вміння складати рівняння реакцій, що лежать в основі виробництва сульфатної кислоти (випалювання піриту та сульфідів, окиснення сульфур(IV) оксиду, гідратація сульфур(VI) оксиду). • Розвивати поняття про каталіз, формувати поняття “вихід продукту реакцій”. • Висвітлити проблему охорони праці і довкілля від забруднення.

3. Демонстрації: • 5. Спалювання сірки і доведення кислотного характеру утвореного оксиду. • 6. Виділення теплоти під час розчинення у воді концентрованої сульфатної кислоти. • 7. Водовідбірні властивості концентрованої сульфатної кислоти (дія на цукор і папір). • 8. Якісна реакція на сульфат-іон. • Лабораторні досліди: 4. Ознайомлення зі зразками природних сполук Сульфуру. 5. Виявлення сульфат-іонів у розчині.

4. Сульфатна кислота. • Сульфатна, або сірчана, кислота їїформула — H2SO4. • Будова молекули. Графічна формула молекули: • Сульфатна кислота,як і всі інші кислоти, — молекулярна сполука Кулестержневамодель молекули сульфатної кислоти

5. Укажіть значення валентності та ступеня окиснення Сульфуру в сульфатній кислоті.

6. Фізичні властивості. За звичайних умов • чиста сульфатна кислота — безбарвна оліїста рідина • без запаху, • майже удвічі важча за воду (ρ = 1,83 г/см3). • Температура плавлення споолуки становить +10,3 °С, а кипіння +280 °С. • Під час кипіння кислота починає розкладатиися на сульфур(VI) оксид і воду. • Сульфатна кислота необмежено розчиняється у воді, тобто змішується з нею в будь яких співвідношеннях з утворенням розчину.

7. Переконатися в тому, що розчинення сульфатної кислоти — процес екзотермічний, допоможе такий демонстраційний дослід. Зберемо прилад • помістимо в стакан закріплену в лапці штатива пробірку, у яку налито легкокиплячу (t кип. 40 °С)органічну речовину — діетиловий етер. • У хімічний стакан наллємо 50 мл води кімнатної температури. Після цього повільно, по скляній паличці, час від часу помішуючи, увіллємо в стакан • 50 мл концентрованої сульфатної кислоти. Спостерігатимемо, як рідина в пробірці закипає і випаровується. Причина цього явища —підвищення температури розчину. Якщо відкрити пробку й піднести до отвору пробірки запалену скіпку, пари етеру спалахнуть

8. Потрібно знати • Розчинення кислоти у воді супроводжується виділенням великої кількості теплоти. • Для того щоб із концентрованої сульфатної кислоти виготовити її розбавлений розчин, кислоту доливають у воду, а не навпаки. • Тоді температура рідини зростає повільніше, і вдається запобігти її закипанню й розбризкуванню.

9. Вона взаємодіє з: • 1)металами, розміщеними в ряді активності до водню; • 2) основними й амфотерними оксидами; 3) основами; • 4) амфотерними гідроксидами; • 5) солями

10. Хімічні властивості. • Сульфатна кислота завдяки наявності в молекулі двох ковалентт них полярних зв’язків О–Н є двохосновною. • Її дисоціація за першою стадією в розбавленому розчині відбувається майже повністю (це сильна кислота), а за другою — частково: H2SO4→H + HSO4; HSO4→H + SO4²ˉ. • Проте у йонноомолекулярних рівняннях сульфатну кислоту записують такою сукупністю йонів: 2H+ SO4²ˉ.

11. Реакції з металами. • взаємодіє майже з усіма металами. Можливість цих реакцій, а також склад їх продуктів залежать від концентрації кислоти і хімічної активності металу. Метал завжди є відновником. Тому сульфатна кислота, реагуючи з ним, буде окисником і відновлюватиметься. +1 +6 –2 • У молекулі H2SO4 можуть відновлюватися (зменшувати ступінь окиснення) два елементи — Гідроген і Сульфур. • Якщо з металом взаємодіє розбавлена сульфатна кислота, то відновлюється Гідроген. • Продукти реакції — сульфат металічного елемента і водень: 2Al + 3H2SO4 (розб.) = Al2(SO4)3+ 3H2↑.

12. Схема взаємодії концентрованої сульфатної кислоти з металами • Нагадуємо, що «витісняти» водень здатні метали, розміщені в ряду активності перед ним.

13. Із розбавленою сульфатною кислотою не реагують мідь а), ртуть, золото, платина, інші хімічно пасивні метали. Якщо реагентом є концентрована сульфатна кислота, то відновлюється Сульфур. Із концентрованою кислотою реагують також метали, розміщені в ряду активності після водню (крім золота,платини).

14. Малоактивні метали відновлюють +4 –2 • кислоту до SO2 ,а дуже активні —до H2S: Cu + H2SO4(конц.)→CuSO4+ SO2↑+ H2O; Mg + H2SO4(конц.)→MgSO4+ H2S↑+ H2O. • Складіть схеми окиснення, відновлення й доберіть коефіцієнти методом електронного балансу.

15. Якщо в холодну концентровану сульфатну кислоту занурити кусочок заліза, то ми не помітимо взаємодії речовин. • Насправді кислота починає реагувати з металом: 2Fe + 3H2SO4 (конц.) = Fe2O3+ 3SO2↑+ 3H2O. • Однак реакція відразу припиняється, бо на поверхні металу утворюється тонка плівка ферум(ІІІ) оксиду, інертна щодо кислоти (оксид реагує з кислотою тільки при нагріванні). • Таке явище називають пасивацією. Аналогічно поводиться щодо цієї кислоти алюміній.

16. Реакції зі складними речовинами. Сульфатна кислота взаємодіє з • основними оксидами амфотерними оксидами, • основами, • амфотерними гідроксидами з утворенням у кожному випадку солі (сульфату) і води. • H2SO4 + MnO → • H2SO4 + Ві(OH)3→

17. H2SO4 + Pb(NO3)2→ H2SO4 + NaF → • Будучи нелеткою і сильною кислотою, вона вступає в реакції обміну з більшістю солей. • Напишіть рівняння реакцій сульфатної кислоти зі сполуками, що мають такі формули: • Li2O, • Fe(OH)3, • Na3PO4.

18. Розклад цукру і целюлози під дією сульфатної кислоти

20. Цю речовину називають «хлібом»хімічної промисловості.

21. Сульфати. • Сульфатна кислота утворює солі, загальна назва яких — сульфати • Більшість сульфатів розчиняється у воді. • При випарюванні їх розчинів часто виділяються кристалогідрати, наприклад CuSO4•5H2O, FeSO4•7H2O, Al2(SO4)3•18H2O. • Малорозчинними є солі CaSO4 і Ag2SO4, а практично нерозчинними — BaSO4 і PbSO4. • Утворення осаду барій сульфату використовують як якісну реакцію на йони SO4²ˉ

23. Найважливіші природні сульфати • гіпсСаSO4·2Н2О; глауберова сільNa2SO4·10H2О; гірка сільMgSO4·7H2О. • Із наведених формул стає зрозуміло, що це кристалогідрати, тобто вони містять кристалізаційну воду, яка при нагріванні випаровується. • На цій властивості кристалогідратів ґрунтується виробництво алебастру 2СаSO4·Н2О з природного гіпсу, який нагрівають до 120–190 °С, у наслідок чого він втрачає частину води. • При змочуванні водою кімнатної температури алебастр легко приєднує воду й знову перетворюється на гіпс. • Це відбувається щоразу при накладанні гіпсових пов’язок на травмовані частини тіла, під час виготовлення гіпсових виробів художнього та будівельного призначення.

25. Глауберову сіль Na2SO4·10H2О застосовують у виробництві скла, соди, фарб, у медицині. • Гірку сіль MgSO4·7H2О використовують в обробці тканин, дубінні шкіри, виготовленні медичних препаратів. • Купрум(ІІ) сульфат, пентагідрат, або мідний купорос CuSO4•5H2O,застосовують у сільському господарстві як засіб проти хвороб і шкідників рослин.

28. Якісною реакцією на сульфат аніони є взаємодія їх з катіонами Барію (розчинними у воді сполуками Барію), у результаті чого утворюється нерозчинний у воді і кислотах білий дрібнокристалічний осад барій сульфату. • Скорочене йонне рівняння якісної реакції таке: • Ba² + SO4 = BaSO4²ˉ↓

29. Охорона навколишнього середовища від забруднення викидами сульфуровмісних речовин. • Серед сульфуровмісних забрудників навколишнього середовища найбільш шкідливими є сульфур(ІV) оксид і гідроген сульфід, або сірководень. • Щодо гідроген сульфіду, то потрібно наголосити на високій токсичності цієї газуватої речовини з неприємним запахом тухлих яєць (утворюється при гнитті білка курячого яйця й спричинює його неприємний запах).

31. Поняття про кислотні дощі та причини їх виникнення. • Чи доводилося вам спостерігати, як після довгоочікуваного літнього дощу рослини замість того, щоб рости й давати врожай, жовкнуть,в’януть і навіть гинуть (досить часто це трапляється з огірками)? • З великою ймовірністю можна стверджувати, що дощ був не звичайний, а кислотний, і завдав шкоди рослинам. Кислотні дощі пошкоджують листки, руйнують їх захисні воскові покриви, через що ті стають легкопроникними для комах, шкідливих грибів і мікроорганізмів. Окрім рослин, кислотні дощі завдають шкоди тваринам,водоймам, ґрунтам. • Хімічний аналіз кислотних дощів показує наявність у них сульфатної та нітратної кислот. Поява цих речовин — наслідок розглянутих хімічних перетворень оксидів Сульфуру і Нітрогену в атмосфері. • Кислотний дощ— це дощ, що містить певну кількість кислот, утворених унаслідок взаємодії з водою наявних у повітрі таких забруднювачів, як оксиди Сульфуру і Нітрогену. • Щороку внаслідок спалювання твердого палива, роботи двигунів внутрішнього згорання, промислових викидів заводів по виробництву сульфатної і нітратної кислот концентрація цих оксидів у повітрі збільшується. Тому кислотні дощі створюють реальну загрозу людині, рослинному й тваринному світу.

32. Фізіологічна дія гідроген сульфіду проявляється в тому, що він блокує дихальний центр. • Смертельною дозою для людини є вдихання протягом 5–10 хв повітря з об’ємною часткою гідроген сульфіду 0,08%. • Забруднюють повітря сульфуровмісними речовинами викиди нафтопереробних заводів, теплові електростанції.

33. Охорона навколишнього середовища полягає насамперед у зменшенні викидів, а отже, у модернізації виробництва, запровадженні технології замкненого циклу, коли гази, що є відходами названих виробництв, використовують як сировину для інших виробництв. • Користь від цього подвійна — не забруднюється навколишнє середовище, а вироблена з гідроген сульфідних відходів нафтопереробної промисловості сульфатна кислота має найменшу вартість. • Удосконаленням технології виробництва сульфатної кислоти • займався український хімік Іван Євграфович Ададуров (1879–1938).

34. З якими з перелічених речовин взаємодіє розбавлена сульфатна кислота: залізо, купрум(ІІ) оксид, мідь, натрій гідроксид, нітратна кислота, калій карбонат, нітроген(ІІ) оксид? Напишіть молекулярні рівняння реакцій, зазначте їх типи. Запропонуйте спосіб розпізнавання концентрованої та розбавленої сульфатної кислоти, що перебувають у банках без етикеток.Мотивуйте його. Обчисліть масову частку кристалізаційної води в гіркій солі.

35. Ознайомтеся з виданими вам зразками сульфатів і сульфідів. • Дослідіть агрегатний стан й такі їх фізичні властивості: колір, розчинність у воді. • Використовуючи міжпредметні зв’язки з географією, назвіть поклади природних сульфатів і сульфідів в Україні. • Одержані результати оформіть у робочому зошиті у вигляді таблиці.

36. ВИСНОВКИ • Сульфатна кислота H2SO4 — безбарвна оліїста рідина без запаху, яка необмежено розчиняється у воді. Це сильна й нелетка двохосновна кислота. • Вона реагує з металами, основними й амфотерними оксидами, основами, амфотерними гідроксидами, а також солями з утворенням сульфатів. • Сульфатну кислоту та її солі широко використовують у різних галузях.