Урок начинается опросом учащихся по следующим вопросам:

1) Расскажите о сырье для получения сернистого газа на сернокислотных заводах. 2) Как производится обжиг колчедана в лаборатории? Напишите уравнение реакции. Как производится обжиг железного колчедана на заводах? Назовите основные принципы производства сернистого газа.

Далее рассматривается вопрос о научных основах окисления сернистого газа в серный ангидрид и о гидратации серного ангидрида с образованием серной кислоты. Изложение проводится на основе демонстрации опытов.

Серный ангидрид получается при окислении сернистого газа кислородом воздуха:

2SO2 + O2 ↔ 2SO3,

Это обратимая реакция.

Уже давно было замечено, что окись железа, пятиокись ванадия и особенно мелко раздробленная платина ускоряют реакцию окисления сернистого газа в серный ангидрид. Эти вещества являются катализаторами реакции окисления сернистого газа. Так, например, при 400° С в присутствии платинированного асбеста (т. е. асбеста, на поверхность которого нанесена мелко раздробленная платина) почти 100% сернистого газа окисляется кислородом воздуха в серный ангидрид. При более высокой температуре выход серного ангидрида уменьшается, так как ускоряется обратная реакция — реакция разложения серного ангидрида на сернистый газ и кислород. При 1000° С серный ангидрид почти нацело разлагается на исходные вещества. Таким образом, основными условиями осуществления синтеза серного ангидрида являются применение катализаторов и нагревание до определенной, не слишком высокой температуры.

Синтез серного ангидрида требует соблюдения также еще двух условий: сернистый газ должен быть очищен от примесей, которые тормозят действие катализаторов; сернистый газ и воздух должны быть высушены, так как влага снижает выход серного ангидрида.

Сообщив эти данные, учитель предлагает ряд вопросов, чтобы побудить учащихся сконструировать установку для синтеза серного ангидрида в лаборатории.

Вопросы

Ответы

1. Какие вещества надо иметь, чтобы получить серный ангидрид?

2. Как получить сернистый газ в лаборатории?

3. Нарисуйте прибор для получения сернистого газа (вверху доски слева)

4. Как получить кислород в лаборатории?

5. Нарисуйте газометр (внизу доски слева).

6. Какими должны быть сернистый газ и кислород, чтобы из них получить серный ангидрид?

7. Кислород и сернистый газ мы получили в чистом виде. Как же высушить их?

8. Нарисуйте банку (на середине доски).

9 Куда положим катализатор, чтобы нагревать его и над ним пропускать смесь сернистого га- ,а и кислорода?

10. Нарисуйте контактную трубку за промывалкой с серной кислотой)

11. Какие свойства имеет SO3?

12. Как же уловить серный ангидрид, когда он будет выходить из контактной трубки?

Сернистый газ и кислород.

Надо положить в колбу сульфит натрия и подействовать серной кислотой.

Ученик рисует на доске прибор

В пробирку положить марганцовокислый калий и нагреть. Кислород следует собрать в газометр

Ученик рисует

Они должны быть сухими и чистыми.

Надо пропустить их через серную кислоту, налитую в банку

Ученик рисует банку с кислотой на середине доски

Положим катализатор в стеклянную трубку

Ученик рисует

Это твердое или жидкое вещество, легко превращающееся в парообразное состояние. Серный ангидрид сильно гигроскопичен.

Надо собирать его в охлаждаемый сосуд, соединенный с колбой с серной кислотой

Соединив части на рисунке, ученики получают необходимый прибор. Вместо сульфита натрия и кислорода могут быть иcпользованы медь и воздух (рис. 6). Приготовленный заранее прибор демонстрируется и описывается. Обращается внимание на то, как соединены части прибора. Катализаторами могут служить прокаленная окись железа, обожженный красный кирпич, пятиокись ванадия, прокаленный платинированный асбест. После ознакомления учащихся с прибором пускают очень медленный ток сернистого газа и кислорода. Одновременно нагревают катализатор (примерно до 450°С платиновый катализатор, до 500° С ванадиевый катализатор и до 600° С окись

image4

Рис. 6. Прибор для синтеза серного ангидрида, сконструированный учащимися

железа). Ток кислорода устанавливают в 2 раза быстрее, чем ток сернистого газа. Надо следить за тем, чтобы приемник серного ангидрида хорошо охлаждался. Через 8—12 мин нагревание и ток газов прекращаются. Приемник (U-образную трубку) с серным ангидридом отнимают от контактной трубки и промывалки с серной кислотой. Это делают осторожно, чтобы не выпачкать рук серным ангидридом и чтобы капли его не попали в лицо. Концы трубок приемника серного ангидрида закрывают резиновыми пробками. Вынутый из охладительной смеси приемник быстро обтирают полотенцем и показывают учащимся. В описанном опыте может получиться или твердый, или жидкий серный ангидрид, или белый «дым». Это зависит от катализатора и других условий опыта.

Следует открыть приемник с серным ангидридом и обратить внимание на выделение тяжелых клубов белого дыма. Делать это нужно под тягой, а если тяги нет, то возле окна с открытой форточкой (учесть направление ветра). Длинной сухой стеклянной трубкой осторожно захватывают немного серного ангидрида и опускают в стакан с водой. Наблюдается шипение и разогревание. В стакан приливают раствор хлористого бария. Выпадает осадок сернокислого бария, не растворяющегося при добавлении концентрированной азотной кислоты. Следовательно, при взаимодействии серного ангидрида с водой образуется серная кислота.

Колбу или пробирку с серным ангидридом оставляют на воздухе под тягой или между рамами окна. Следует обратить внимание учащихся на то, что через некоторое время твердый серный ангидрид становится жидким.

Все эти опыты должны быть тщательно проанализированы и усвоены учащимися.

В конце урока одному из учащихся предлагается рассказать, как был только что синтезирован серный ангидрид и как была получена серная кислота.

Вопросы

1). Написать уравнения реакций получения серной кислоты, исходя на сернистого газа. 2). При каких условиях происходят эти реакции? 3). Как обнаружить серную кислоту? 4. Какие свойства имеет серный ангидрид?