Eigenschaften der verdünnten Schwefelsäure

47. Eigenschaften der verdünnten Schwefelsäure

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Die stufenweise Protonenabgabe der Schwefelsäure

Im Gegensatz zu HCl und HNO₃ kann ein Molekül der Schwefelsäure, H₂SO₄, zwei Protonen (=Wasserstoffionen) abgeben. Säuren, die zwei oder drei Protonen aus einem Molekül abgeben können, nennt man zwei- bzw. dreiprotonige Säuren. Die Protonenabgabe (vgl. Kapitel 41) der Schwefelsäure in Wasser kann stufenweise erfolgen.

1. Stufe	$ \mathrm { \underbrace {H_{2}SO_{4}}_{Schwefelsäure} \quad \xrightarrow{H_{2}O} \quad \underbrace {H^{+}_{(aq)} + HSO^{-}_{4(aq)}}_{Hydrogensulfat-Ion} } $
2. Stufe	$ \mathrm { \underbrace {HSO^{-}_{4(aq)}}_{Hydrogensulfat-Ion} \ \xrightarrow{H_{2}O} \quad \underbrace { H^{+}_{(aq)} + SO^{2-}_{4(aq)}}_{Sulfat-Ion} } $

Prüfe die Leitfähigkeit von verd. Schwefelsäure.

Verd. Schwefelsäure wird mit Lackmuslösung, Universalindikator versetzt. Beobachtung.

Die Schwefelsäure, H₂SO₄, ist eine zweiprotonige Säure

Reaktionen der verdünnten Schwefelsäure mit Metallen

Verdünnte Schwefelsäure löst wie Salzsäure unedle Metalle in einer Redoxreaktion unter Wasserstoffentwicklung auf. Dabei können zwei Reihen von Salzen entstehen: Hydrogensulfate und Sulfate.

Bildung eines Hydrogensulfats:

Lösen:

$ \mathrm { 4 \ H^{+}_{aq} + SO^{-}_{4 \ (aq)} + Mg \quad \longrightarrow \quad Mg^{2+}_{(aq)} + 2 \ HSO^{-}_{4 \ (aq)} + H_{2} \ \uparrow } $

Auskristallisieren:

$ \mathrm { Mg^{2+}_{(aq)} + 2 \ HSO^{-}_{4 \ (aq)} \quad \xrightarrow{-H_{2}O} \quad \underbrace {Mg(HSO_{4})_{2}}_{Magnesiumhydrogensulfat} } $

Bildung eines Sulfats:

Lösen:

$ \mathrm { 2 \ H^{+}_{aq} + SO^{-}_{4 \ (aq)} + Mg \quad \longrightarrow \quad Mg^{2+}_{(aq)} + SO^{-}_{4 \ (aq)} + H_{2} \ \uparrow } $

Auskristallisieren:

$ \mathrm { Mg^{2+}_{(aq)} + SO^{-}_{4 \ (aq)} \quad \xrightarrow{-H_{2}O} \quad \underbrace {MgSO_{4}}_{Magnesiumsulfat} } $

Bei der Protolyse entsteht: HSO₄⁻ Hydrogensulfation und
SO²⁻₄ Sulfation

Magnesiumspäne und Zinkspäne in verschiedenen Reagenzgläsern werden mit verd. Schwefelsäure versetzt. Knallgasprobe. Reaktionstyp?

Nach der in Kapitel 43 beschriebenen vereinfachten Schreibweise lassen sich die Reaktionen so formulieren:

$ \mathrm { Mg + 2 \ H_{2}SO_{4} \quad \longrightarrow \quad Mg(HSO_{4})_{2} + H_{2} \ \uparrow } $

$ \mathrm { Mg + \ \ \ H_{2}SO_{4} \quad \longrightarrow \quad MgSO_{4} + H_{2} \ \uparrow } $

Neutralisation der Schwefelsäure

In Versuch 3, Kapitel 46, wurde verd. Schwefelsäure mit einer Lösung von Bariumhydroxid, Ba(OH)₂, neutralisiert. Dabei entstand das wasserunlösliche Salz Bariumsulfat, BaSO₄.

Den Vorgang können wir jetzt formulieren:

$ \mathrm { \underbrace { Ba^{2+}_{(aq)} + 2 \ OH^{-}_{(aq)} }_{Barytwasser } + \underbrace { 2 \ H^{+}_{(aq)} + SO^{-}_{4 \ (aq)} }_{Schwefelsäure} \ \longrightarrow \ \underbrace {BaSO_{4} \ \downarrow}_{Bariumsulfat} + H_{2}O } $

Formuliere die stufenweise Reaktion von verd. Schwefelsäure mit Zink.

Zu Lösungen von Natriumsulfat und Kupfersulfat in verschiedenen Reagenzgläsern gibt man Bariumchloridlösung. Welche Farbe hat der sich bildende Niederschlag in beiden Versuchen?

Stelle die Formeln für die folgenden Salze auf:

Kaliumsulfat
Calciumsulfat
Natriumhydrogensulfat
Calciumhydrogensulfat

Die Reaktion der Bariumionen mit Sulfationen zu weißem, wasserunlöslichem Bariumsulfat dient zum Nachweis von Sulfationen. Dazu versetzt man die Probelösung mit einer wässrigen Lösung von Bariumchlorid BaCl₂.

$ \mathrm {\qquad Ba^{2+}_{(aq)} + SO^{2-}_{4 \ (aq)} \xrightarrow{-H_{2}O} \ BaSO_{4} \ \downarrow } $