Серная кислота в заданиях ЕГЭ
Разбавленная серная кислота ничем не отличается от обычных кислот, а в реакциях с металлами проявляет окислительные свойства только за счет H(+).
Концентрированная серная кислота является сильным окислителем за счет S(+6). При взаимодействии различными веществами в условиях реального эксперимента она дает сложную смесь продуктов. На состав этой смеси влияют:
· Активность восстановителя
· Температура
· Степень измельчения твердого реагента
· В меньшей степени – концентрация кислоты. В ЕГЭ не рассматривают различия между, например, 98%-ной и 80%-ной серной кислотой. На практике же состав реакционной смеси в этих двух случаях может отличаться.
В заданиях ЕГЭ нужно будет выбирать преимущественный продукт восстановления серной кислоты – тот, которого в смеси содержится больше. Возможные варианты можно описать схемой:
- Водород выделяется только при взаимодействии металлов, стоящих в электрохимическом ряду активности левее водорода, с разбавленной серной кислотой.
- При взаимодействии металлов, стоящих в электрохимическом ряду активности правее хрома включительно, с концентрированной серной кислотой образуется SO2, то есть сера из +6 переходит в ближайшую степень окисления +4. В реакциях со сложными веществами и неметаллами (P, S, C — уголь или графит) тоже преимущественно выделяется SO2.
- При растворении некоторых активных металлов (в ЕГЭ это Ca и Mg) в концентрированной серной кислоте образуется сероводород H2S. Кром этого, сероводород выделяется при окислении растворимых иодидов и иодоводорода.
Для металлов, стоящих в ряду активности левее железа (Zn, Mn…) продукт можно выбрать по подсказкам в задании или числовым данных (если это расчетная задача). При этом знать наизусть тонкости, что, допустим, 98%-ная кислота дает с кальцием серу, а 85%-ная – сероводород, не нужно.
Кроме того, помните, что газообразные продукты восстановления концентрированной серной кислоты отличаются по запаху. В заданиях ЕГЭ под газом с неприятным запахом подразумевают сероводород, а под газом с резким запахом – сернистый газ.
✨Важно!
- Платину, золото и палладий невозможно растворить даже в концентрированной серной кислоте. Это благородные металлы.
- Не кидайте щелочные металлы в концентрированную кислоту – будет взрыв! Такие реакции в ЕГЭ не дают из-за их неоднозначности (даже если экспериментатор выживет, точно написать уравнение он не сможет).
- Не пытайтесь растворить алюминий, железо, хром и свинец в холодной концентрированной кислоте – они пассивируются!
- Есть металлы, которым соответствуют нерастворимые сульфаты (Ba, Pb). При контакте с серной кислотой они покрываются налетом сульфата и дальше растворяться не будут. В тренировочных заданиях иногда все же просят писать эти реакции. В этом случае – растворяем, утешая своего внутреннего химика.
- Если стоит выбор между +2 и +3 (Fe, Cr), выбирайте +3 :) Потому что Fe(+2) и Cr(+2) сами являются хорошими восстановителями и дальше реагируют с серной кислотой.
В тестовых заданиях знание продуктов реакции с серной кислотой проверяют в номерах 9 и 10. Как можно потерять в них баллы:
– написать соединение Fe(+2) в продуктах реакции с концентрированной серной кислотой;
– ответить, что малоактивные металлы реагируют с разбавленной серной кислотой;
– грубо перепутать продукты, образующиеся при растворении металлов в концентрированной серной кислоте. Например, написать водород при взаимодействии с железом или сероводород с медью.
А теперь разберем несколько заданий в формате ЕГЭ!
- Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами их взаимодействия.
Тут все достаточно легко. Под В) и Г) даны малоактивные металлы, которые с концентрированной серной кислотой однозначно дают в продуктах SO2. Для Б) единственным логичным набором продуктов будет SO2 + H2O. Больше всего ошибок делают в пункте А), потому что приписка (конц.) инстинктивно заставляет писать ОВР. Не окисляйте то, что уже окислено! В данном случае пойдет обычная реакция обмена.
2. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами их взаимодействия.
В FeO (реакция А) степень окисления железа равна +2, оно будет окисляться концентрированной серной кислотой до Fe(+3). В остальных реакциях серная кислота проявляет типичные кислотные свойства.
Некоторые реакции из задания № 32
В №32 реакции с концентрированной серной кислотой обычно стандартные и весьма предсказуемые.
- «Через образовавшийся раствор пропустили газ с неприятным запахом, полученный в результате взаимодействия кальция с концентрированной серной кислотой».
4Ca + 5H2SO4 = 4CaSO4 + H2S + 4H2O - «Через избыток образовавшегося раствора пропустили газ с неприятным запахом, полученный при действии на иодид калия концентрированной серной кислоты».
8KI + 5H2SO4 = 4K2SO4 + 4I2 + H2S + 4H2O - «Через образовавшийся прозрачный раствор пропустили избыток газа, полученный при действии на бромид натрия концентрированной серной кислоты».
2NaBr + 2H2SO4 = Br2 + SO2 + Na2SO4 + 2H2O - «Медь обработали концентрированной серной кислотой при нагревании. Выделившийся в результате газ…»
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O - «Железную окалину растворили в необходимом количестве концентрированной серной кислоты, при этом наблюдали выделение газа с резким запахом».
2Fe3O4 + 10H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O - «Сульфат железа нагрели с концентрированной серной кислотой, в результате чего образовалась новая соль».
2FeSO4 + 2H2SO4 = Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O
Учите химию и будьте бдительны! 🐱
Соавтор статьи Никита Алексеевич Кузнецов, преподаватель химии