С какими из перечисленных веществ вступает в реакцию серная кислота: Ba(OH)2, Fe2O3, Al2O3, CO2, SiO2, PbO, H3PO4, Cu, Fe, H2O? Составьте уравнения этих реакций.

Серная кислота вступает в реакцию с Ba(OH)₂, Fe₂O₃, Al₂O₃, PbO, Fe и H₂O. С медью реакция возможна только при действии горячей концентрированной серной кислоты.

1. Реакция с гидроксидом бария

Гидроксид бария — основание. Происходит реакция нейтрализации с образованием нерастворимого сульфата бария:

[
\mathrm{H_2SO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H_2O}
]

2. Реакция с оксидом железа(III)

Оксид железа(III) является основным оксидом:

[
\mathrm{Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O}
]

3. Реакция с оксидом алюминия

Оксид алюминия — амфотерный оксид, поэтому он реагирует с кислотами:

[
\mathrm{Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O}
]

4. Реакция с оксидом свинца(II)

Оксид свинца(II) проявляет основные свойства:

[
\mathrm{PbO + H_2SO_4 \rightarrow PbSO_4\downarrow + H_2O}
]

Образуется малорастворимый сульфат свинца.

5. Реакция с железом

С разбавленной серной кислотой железо реагирует с выделением водорода:

[
\mathrm{Fe + H_2SO_4(разб.) \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow}
]

Холодная концентрированная серная кислота пассивирует железо, поэтому при обычных условиях реакция практически прекращается. При нагревании концентрированная кислота окисляет железо:

[
\mathrm{2Fe + 6H_2SO_4(конц.) \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3SO_2\uparrow + 6H_2O}
]

6. Реакция с медью

С разбавленной серной кислотой медь не реагирует, так как находится в ряду активности металлов после водорода.

С горячей концентрированной серной кислотой медь реагирует:

[
\mathrm{Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O}
]

В этой реакции концентрированная серная кислота выступает как окислитель.

7. Взаимодействие с водой

При растворении серной кислоты в воде происходит её ионизация с образованием ионов гидроксония:

[
\mathrm{H_2SO_4 + H_2O \rightarrow H_3O^+ + HSO_4^-}
]

Вторая ступень ионизации является обратимой:

[
\mathrm{HSO_4^- + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + SO_4^{2-}}
]

Растворение серной кислоты сопровождается выделением большого количества теплоты.

Вещества, с которыми серная кислота обычно не реагирует

CO₂ и SiO₂ — кислотные оксиды, поэтому с серной кислотой не взаимодействуют:

[
\mathrm{H_2SO_4 + CO_2 \ —\ реакция\ не\ идёт}
]

[
\mathrm{H_2SO_4 + SiO_2 \ —\ реакция\ не\ идёт}
]

H₃PO₄ — другая кислота, поэтому в обычных условиях с серной кислотой не реагирует:

[
\mathrm{H_2SO_4 + H_3PO_4 \ —\ реакция\ не\ идёт}
]

Итак, серная кислота вступает в реакцию с:

[
\boxed{\mathrm{Ba(OH)_2,\ Fe_2O_3,\ Al_2O_3,\ PbO,\ Fe,\ H_2O}}
]

С медью она реагирует только в концентрированном виде при нагревании. С CO₂, SiO₂ и H₃PO₄ реакция в обычных условиях не происходит.