Физико-химические свойства неорганических веществ
13. Окислительные свойства концентрированной серной кислоты
Теория
Серная кислота H2SO4 отличается от других кислот (например, от соляной кислоты) тем, что её реакционная способность зависит от концентрации.
 
H2SO4 любой концентрации реагирует с аммиаком, основными и амфотерными оксидами, основаниями, амфотерными гидроксидами, а также с солями, если образуется газ, осадок или слабый электролит.
 
Но в окислительно-восстановительных реакциях при разных концентрациях свойства кислоты различаются. Так, в реакциях с металлами разбавленная кислота проявляет окислительные свойства за счёт иона водорода H+, а концентрированная — за счёт атома серы S+6.
 
Разбавленная H2SO4 реагирует только с металлами, расположенными в ряду активности до водорода. При взаимодействии с металлами, проявляющими несколько степеней окисления, окисление происходит до низшей из них. Например, в реакции с железом образуется сульфат железа(\(II\)) и выделяется водород:
 
Fe0+H2SO4(разб.)+1=FeSO4+2+H20↑.
 
Концентрированная H2SO4 реагирует со всеми металлами, кроме благородных (\(Au\), \(Pt\)). Степень восстановления серы зависит от концентрации кислоты и силы восстановителя.
Реакции концентрированной кислоты с металлами
В общем виде схему реакции концентрированной серной кислоты с металлом можно записать так:
 
Me+H2SO4(конц.)→Mex(SO4)y+H2O+X, где \(X\) — продукт восстановления серы.
 
При взаимодействии кислоты с неактивными металлами преимущественно образуется SO2:
 
2Ag+2H2SO4(конц.)+6=Ag2SO4+SO2+4↑+2H2O.
 
Если металл более активный, то могут образоваться разные продукты: SO2, S, H2S. Чем активнее металл, тем глубже степень восстановления серы:
 
Sn+2H2SO4(конц.)+6=SnSO4+SO2+4↑+2H2O;
 
3Zn+4H2SO4(конц.)+6=3ZnSO4+S0↓+4H2O;
 
4Mg+5H2SO4(конц.)+6=4MgSO4+H2S−2↑+4H2O.
 
Обрати внимание!
Холодная концентрированная серная кислота пассивирует алюминий, хром, железо.
При нагревании эти металлы тоже растворяются в серной кислоте. В реакции железа с концентрированной серной кислотой образуется сульфат железа(\(III\)):
 
2Fe0+6H2SO4(конц.)+6=tFe2(SO4)3+3+3SO2+4↑+6H2O.
Взаимодействие с неметаллами
Концентрированная серная кислота окисляет фосфор, серу, уголь. В этих реакциях образуется SO2:
 
2P0+5H2SO4(конц.)+6=2H3PO4+5+5SO2+4↑+2H2O;
 
S0+2H2SO4(конц.)+6=3SO2+4↑+2H2O;
 
C0+2H2SO4(конц.)+6=CO2+4↑+2SO2+4↑+2H2O.
Взаимодействие со сложными веществами
Концентрированная серная кислота окисляет многие сложные вещества, например, бромоводород и йодоводород, а также бромиды и йодиды (но не соединения фтора и хлора):
 
2HI−1+H2SO4(конц.)+6=I20+SO2+4↑+2H2O;
 
8NaBr−1+5H2SO4(конц.)+6=4Na2SO4+4Br20+H2S−2↑+4H2O.