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Thema: Säure - Base - Reaktionen

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47. Eigenschaften der verdünnten Schwefelsäure

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} } $

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.

 
 
Prüfe die Leitfähigkeit von verd. Schwefelsäure.
 
Verd. Schwefelsäure wird mit Lackmuslösung, Universalindikator versetzt. Beobachtung.
 
Die Schwefelsäure, H2SO4, ist eine zweiprotonige Säure
 
Bei der Protolyse entsteht: HSO4 Hydrogensulfation und
SO2−4 Sulfation

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} } $

 
 
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 } $