Докажите, что H2SO4 является кислотой.

Чтобы доказать, что $\mathrm{H_2SO_4}$ (серная кислота) является кислотой, достаточно показать, что она проявляет кислотные свойства в одном из общепринятых смыслов: по Аррениусу, по Брёнстеду–Лоури и/или по Льюису. У серной кислоты это подтверждается сразу несколькими независимыми признаками.

1) Доказательство по Аррениусу: в воде образует ионы $\mathrm{H^+}$ (точнее $\mathrm{H_3O^+}$)

По определению Аррениуса кислота — это вещество, которое в водном растворе увеличивает концентрацию ионов водорода $\mathrm{H^+}$ (в реальности — ионов гидроксония $\mathrm{H_3O^+}$).

Серная кислота при растворении в воде диссоциирует ступенчато:

1-я ступень (практически полная):

2-я ступень (частичная, но заметная):

Факт появления $\mathrm{H_3O^+}$ в растворе означает, что вещество ведёт себя как кислота по Аррениусу.

2) Доказательство по Брёнстеду–Лоури: $\mathrm{H_2SO_4}$ — донор протонов

По Брёнстеду–Лоури кислота — это донор протона $\mathrm{H^+}$, а основание — акцептор протона.

Серная кислота отдаёт протон воде (которая выступает основанием):

Здесь $\mathrm{H_2SO_4}$ отдала $\mathrm{H^+}$, значит она — кислота.

Более того, она двухосновная (дипротонная): способна отдавать два протона по ступеням:

3) Практические химические признаки кислотности (реакции)

Кислоты характерно:

а) Реагируют с основаниями (нейтрализация) с образованием соли и воды

Например, с гидроксидом натрия:

Или ступенчато:

Нейтрализация — типичный признак кислот.

б) Реагируют с основными оксидами с образованием соли и воды

Например:

(оксид меди(II) — основной оксид, образуется соль сульфат меди(II)).

в) Реагируют с активными металлами с выделением водорода (для разбавленной кислоты)

Например с цинком:

Выделение $\mathrm{H_2}$ в реакции с металлом — характерная реакция кислот (в данном случае — разбавленной серной).

г) Меняют окраску индикаторов как кислота

Хотя это не строгое “доказательство через уравнение”, но это прямой экспериментальный признак: кислые растворы окрашивают лакмус в красный, метилоранж — в красный, фенолфталеин остаётся бесцветным.

4) (Дополнительно) По Льюису: принимает электронную пару

По Льюису кислота — это частица, способная принимать электронную пару. В водной среде ключевую роль играет протон $\mathrm{H^+}$, который образуется из $\mathrm{H_2SO_4}$ и является типичной кислотой Льюиса: он принимает электронную пару молекулы воды, образуя $\mathrm{H_3O^+}$. Так что через образование $\mathrm{H^+}$