Что такое серная кислота как окислитель

Серная кислота по физическим свойствам – тяжелая маслянистая жидкость. Она не имеет запаха и цвета, гигроскопична, хорошо растворяется в воде. Раствор с содержанием H2SO4 менее 70% обычно называют разбавленной серной кислотой, более 70% – концентрированной.

Кислотно-основные свойства серной кислоты

Для разбавленной серной кислоты характерны все свойства сильных кислот. Она диссоциирует в растворе по уравнению: H2SO4↔2H(+)+SO4(2-), взаимодействует с основными оксидами, основаниями и солями: MgO+H2SO4=MgSO4+H2O, H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O, H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl. Реакция с ионами бария Ba(2+) – качественная реакция на сульфат-ион, при которой выпадает нерастворимый белый осадок BaSO4.

Окислительно-восстановительные свойства серной кислоты

Серная кислота проявляет свойства окислителя: разбавленная – за счет ионов водорода H(+), концентрированная – за счет сульфат-ионов SO4(2-). Сульфат-ионы являются более сильными окислителями, чем ионы водорода.

Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, растворяются в разбавленной серной кислоте. В ходе таких реакций выделяется водород и образуются сульфаты металлов: Zn+H2SO4(разб.)=ZnSO4+H2↑. Металлы, которые стоят в электрохимическом ряду напряжений после водорода, с разбавленной серной кислотой не реагируют.

Концентрированная серная кислота – сильный окислитель, особенно при нагревании. В ней окисляются многие металлы, неметаллы и ряд органических веществ.

Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода (медь, серебро, ртуть), окисляются до сульфатов. Продуктом восстановления серной кислоты является сернистый газ SO2.

Более активные металлы, такие как цинк, алюминий и магний, в реакции с концентрированной H2SO4 также дают сульфаты, но кислота может восстанавливаться не только до сернистого газа, но и до сероводорода или свободной серы (в зависимости от концентрации): Zn+2H2SO4(конц.)=ZnSO4+SO2↑+2H2O, 3Zn+4H2SO4(конц.)=3ZnSO4+S↓+4H2O, 4Zn+5H2SO4(конц.)=4ZnSO4+H2S↑+4H2O.

Некоторые металлы, такие как железо и алюминий, на холоду пассивируются концентрированной серной кислотой. По этой причине ее часто перевозят в железных цистернах: Fe+H2SO4(конц.)≠(на холоду).

При окислении неметаллов, например, серы и углерода, концентрированная серная кислота восстанавливается до SO2: S+2H2SO4(конц.)=3SO2↑+2H2O, C+2H2SO4=2SO2↑+CO2↑+2H2O.

Как получают серную кислоту

В промышленности серную кислоту получают в несколько стадий. Сначала обжигом пирита FeS2 получают SO2, затем в присутствии катализатора V2O5 он окисляется в оксид SO3, и уже после SO3 растворяют в серной кислоте. Так образуется олеум. Чтобы получить кислоту требуемой концентрации, полученный олеум осторожно приливают в воду (не наоборот!).