Химические реакции между кислотами и основаниями, или процессы нейтрализации, играют важнейшую роль в нашей повседневной жизни. Давайте разберемся, к чему может привести реакция таких распространенных веществ, как серная кислота и гидроксид калия.
Свойства реагирующих веществ
Серная кислота (H2SO4) - сильная двухосновная кислота, входит в состав кислотных дождей. Она едкая, гигроскопичная, относится к веществам 2-го класса опасности. Широко используется в промышленности для производства удобрений, красителей, взрывчатых веществ.
Гидроксид калия (KOH) - щелочь, проявляет сильные основные свойства. Это белые гигроскопичные чешуйки или порошок, хорошо растворимые в воде с выделением большого количества тепла. Применяется при производстве мыла, синтетических волокон, в нефтехимии.
Возможные сценарии реакции
При смешивании концентрированных водных растворов серной кислоты и гидроксида калия происходит бурная реакция нейтрализации с выделением тепла:
H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O
Это молекулярное уравнение реакции. В ионном виде оно выглядит так:
2H+ + SO42- + 2K+ + 2OH- → K2SO4 + 2H2O
Скорость реакции и полнота ее протекания зависят от:
- Соотношения реагирующих веществ
- Концентрации растворов
- Температуры среды
- Наличия катализатора
Например, при избытке серной кислоты образуется кислая среда, замедляющая реакцию. Оптимальная температура для получения сульфата калия - около 80°С. В качестве катализатора можно использовать хлорид железа(III).
Продукты реакции
Основным продуктом реакции нейтрализации серной кислоты гидроксидом калия является сульфат калия (K2SO4). Эта соль бесцветна, хорошо растворима в воде, негигроскопична. Применяется как калийное удобрение в сельском хозяйстве, а также при производстве оптического стекла и керамики.
Побочным продуктом реакции является вода. Для выделения чистого сульфата калия реакционную смесь упаривают, фильтруют, высушивают. Типичный выход K2SO4 составляет 85-90% от теоретически возможного.
| Реагент | Масса, г |
| Серная кислота | 15 |
| Гидроксид калия | 120 |
Как видно из таблицы, гидроксид калия взят в 8 раз большем количестве. Значит, избытком является щелочь, а лимитирующим реагентом - кислота. Максимально может образоваться 13,8 г K2SO4.
