Лабораторная работа: Свойства раствора серной кислоты

Лабораторная работа: Свойства раствора серной кислоты Серная кислота \(H_2SO_4\) является сильным электролитом и проявляет типичные свойства кислот. В разбавленном виде она взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, с основными оксидами, основаниями и солями. 1. Взаимодействие с металлами (Окислительно-восстановительная реакция) При добавлении гранулы цинка в раствор серной кислоты наблюдается активное выделение пузырьков бесцветного газа (водорода). Молекулярное уравнение: \[Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow\] Полное ионное уравнение: \[Zn^0 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Zn^{2+} + SO_4^{2-} + H_2^0 \uparrow\] Сокращенное ионное уравнение: \[Zn^0 + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2^0 \uparrow\] Электронный баланс: Восстановитель: \(Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}\) (процесс окисления) Окислитель: \(2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0\) (процесс восстановления) Обоснование: Данная реакция является окислительно-восстановительной, так как происходит изменение степеней окисления атомов цинка и водорода. 2. Взаимодействие с основаниями (Реакция нейтрализации) При добавлении раствора серной кислоты к гидроксиду натрия в присутствии фенолфталеина малиновая окраска исчезает, что свидетельствует о нейтрализации щелочи. Молекулярное уравнение: \[2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O\] Полное ионное уравнение: \[2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O\] Сокращенное ионное уравнение: \[H^+ + OH^- \rightarrow H_2O\] Признак реакции: исчезновение окраски индикатора. Реакция не является окислительно-восстановительной, так как степени окисления элементов не меняются. 3. Взаимодействие с солями (Качественная реакция на сульфат-ион) При добавлении раствора хлорида бария к серной кислоте выпадает белый мелкокристаллический осадок, нерастворимый в сильных кислотах. Молекулярное уравнение: \[BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl\] Полное ионное уравнение: \[Ba^{2+} + 2Cl^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2H^+ + 2Cl^-\] Сокращенное ионное уравнение: \[Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow\] Признак реакции: образование белого осадка. Реакция идет до конца, так как образуется нерастворимое вещество. Степень окисления элементов не меняется. Вывод: Раствор серной кислоты проявляет свойства сильной кислоты, вступая в реакции обмена и окислительно-восстановительные реакции. Качественным реагентом на сульфат-ион \(SO_4^{2-}\) являются ионы бария \(Ba^{2+}\).