Соли серной сероводородной и сернистой кислот. Сера и серная кислота, в какие реакции они вступают. Раствор сернистой кислоты

ОВР в статье специально выделены цветом. Обратите на них особое внимание. Эти уравнения могут попасться в ЕГЭ.

Разбавленная серная ведет себя, как и остальные кислоты, окислительные свои возможности прячет:

И еще, что надо помнить про разбавленную серную кислоту : она не реагирует со свинцом . Кусок свинца, брошенный в разбавленную H2SO4 покрывается слоем нерастворимого (см. таблицу растворимости) сульфата свинца и реакция моментально прекращается.

Окислительные свойства серной кислоты

– тяжелая маслянистая жидкость, не летучая, не имеет вкуса и запаха

За счет серы в степени окисления +6(высшей) серная кислота приобретает сильные окислительные свойства.

Правило для задания 24 (по-старому А24) при приготовлении растворов серной кислоты никогда нельзя в нее лить воду . Концентрированую серную кислоту нужно тонкой струйкой вливать в воду, постоянно помешивая.

Взаимодействие концентрированной серной кислоты с металлами

Эти реакции строго стандартизированны и идут по схеме:

H2SO4(конц.) + металл → сульфат металла + H2O + продукт восстановленной серы.

Есть два нюанса:

1) Алюминий, железо и хром с H2SO4 (конц) в нормальных условиях не реагируют, из-за пассивации. Нужно нагреть.

2) С платиной и золотом H2SO4 (конц) не реагирует вообще.

Сера в концентрированной серной кислоте – окислитель

• значит, сама будет восстанавливаться;
• то, до какой степени окисления будет восстанавливаться сера, зависит от металла.

Рассмотрим диаграмму степеней окисления серы :

• До -2 серу могут восстановить только очень активные металлы — в ряду напряжений до алюминия включительно .

Реакции будут идти вот так:

8Li + 5H 2 SO 4( конц .) → 4Li 2 SO 4 + 4H 2 O + H 2 S

4Mg + 5H 2 SO 4( конц .) → 4MgSO 4 + 4H 2 O + H 2 S

8Al + 15H 2 SO 4( конц .) (t)→ 4Al 2 (SO 4 ) 3 + 12H 2 O + 3H 2 S

• при взаимодействии H2SO4 (конц) с металлами в ряду напряжений после алюминия, но до железа , то есть с металлами со средней активностью сера восстанавливается до 0 :

3Mn + 4H 2 SO 4( конц .) → 3MnSO 4 + 4H 2 O + S↓

2Cr + 4H 2 SO 4( конц .) (t)→ Cr 2 (SO 4 ) 3 + 4H 2 O + S↓

3Zn + 4H 2 SO 4( конц .) → 3ZnSO 4 + 4H 2 O + S↓

• все остальные металлы, начиная с железа в ряду напряжений (включая те, что после водорода, кроме золота и платины, конечно), могут восстановить серу только до +4. Так как это малоактивные металлы:

2 Fe + 6 H 2 SO 4(конц.) ( t )→ Fe 2 ( SO 4 ) 3 + 6 H 2 O + 3 SO 2

(обратите внимание, что железо окисляется до +3, до максимально возможной, высшей степени окисления, так как оно имеет дело с сильным окислителем)

Cu + 2H 2 SO 4( конц .) → CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2

2Ag + 2H 2 SO 4( конц .) → Ag 2 SO 4 + 2H 2 O + SO 2

Конечно, все относительно. Глубина восстановления будет зависеть от многих факторов: концентрации кислоты (90%, 80%, 60%), температуры и т.д. Поэтому совсем уж точно предсказать продукты нельзя. Приведенная выше таблица тоже имеет свой процент приблизительности, но пользоваться ей можно. Еще необходимо помнить, что в ЕГЭ, когда продукт восстановленной серы не указан, и металл не отличается особой активностью, то, скорее всего, составители имеют в виду SO 2 . Нужно смотреть по ситуации и искать зацепки в условиях.

SO 2 – это вообще частый продукт ОВР с участием конц. серной кислоты.

H2SO4 (конц) окисляет некоторые неметаллы (которые проявляют восстановительные свойства), как правило, до максимальной — высшей степени окисления (образуется оксид этого неметалла). Сера при этом тоже восстанавливается до SO 2:

C + 2H 2 SO 4( конц .) → CO 2 + 2H 2 O + 2SO 2

2P + 5H 2 SO 4( конц .) → P 2 O 5 + 5H 2 O + 5SO 2

Свежеобразованный оксид фосфора (V ) реагирует с водой, получается ортофосфорная кислота. Поэтому реакцию записывают сразу:

2P + 5H 2 SO 4( конц ) → 2H 3 PO 4 + 2H 2 O + 5SO 2

То же самое с бором, он превращается в ортоборную кислоту:

2B + 3H 2 SO 4( конц ) → 2H 3 BO 3 + 3SO 2

Очень интересны взаимодействие серы со степенью окисления +6 (в серной кислоте) с «другой» серой (находящейся в другом соединении). В рамках ЕГЭ рассматривается взаимодействиеH2SO4 (конц) с серой (простым веществом) и сероводородом .

Начнем с взаимодействия серы (простого вещества) с концентрированной серной кислотой . В простом веществе степень окисления 0, в кислоте +6. В этой ОВР сера +6 будет окислять серу 0. Посмотрим на диаграмму степеней окисления серы:

Сера 0 будет окисляться, а сера +6 будет восстанавливаться, то есть понижать степень окисления. Будет выделяться сернистый газ:

2 H 2 SO 4(конц.) + S → 3 SO 2 + 2 H 2 O

Но в случае с сероводородом:

Образуется и сера (простое вещество), и сернистый газ:

H 2 SO 4( конц .) + H 2 S → S↓ + SO 2 + 2H 2 O

Этот принцип часто может помочь в определении продукта ОВР, где окислитель и восстановитель – один и тот же элемент, в разных степенях окисления. Окислитель и восстановитель «идут навстречу друг другу» по диаграмме степеней окисления.

H2SO4 (конц) , так или иначе, взаимодействует с галогенидами . Только вот тут надо понимать, что фтор и хлор – «сами с усами» и с фторидами и хлоридами ОВР не протекает , проходит обычный ионно-обменный процесс, в ходе которого образуется газообразный галогеноводород:

CaCl 2 + H 2 SO 4( конц .) → CaSO 4 + 2HCl

CaF 2 + H 2 SO 4( конц .) → CaSO 4 + 2HF

А вот галогены в составе бромидов и иодидов (как и в составе соответствующих галогеноводородов) окисляются ей до свободных галогенов. Только вот сера восстанавливается по-разному: иодид является более cильным восстановителем, чем бромид. Поэтому иодид восстанавливает серу до сероводорода, а бромид до сернистого газа:

2H 2 SO 4( конц .) + 2NaBr → Na 2 SO 4 + 2H 2 O + SO 2 + Br 2

H 2 SO 4( конц .) + 2HBr → 2H 2 O + SO 2 + Br 2

5H 2 SO 4( конц .) + 8NaI → 4Na 2 SO 4 + 4H 2 O + H 2 S + 4I 2 ↓

H 2 SO 4( конц .) + 8HI → 4H 2 O + H 2 S + 4I 2 ↓

Хлороводород и фтороводород (как и их соли) устойчивы к окисляющему действию H2SO4 (конц).

И наконец, последнее: для концентрированной серной кислоты это уникально, больше никто так не может. Она обладает водоотнимающим свойством .

Это позволяет использовать концентрированную серную кислоту самым разным образом:

Во-первых, осушение веществ. Концентрированная серная кислота забирает воду от вещества и оно «становится сухим».

Во-вторых, катализатор в реакциях, в которых отщепляется вода (например, дегидратация и этерификация):

H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (конц.) )→ H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O

H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (конц.) )→ H 2 C =CH 2 + H 2 O

Цели урока: рассмотреть свойства соединений серы – сероводорода, сероводородной кислоты и ее солей; сернистой кислоты и ее солей.

Оборудование: образцы сульфидов, сульфитов металлов, компьютерная презентация.

Ход урока

I. Подготовка к уроку

(Проверить готовность к уроку групп учащихся, оборудования, класса; отметить в классном журнале отсутствующих учащихся; сообщить тему и цели урока) .

II. Проверка знаний учащихся.

1. Решить задачу “Слайд № 1-1”:

Самородная сера, содержащая 30% примесей, была использована для получения оксида серы (IV) массой 8 г. Определите массу (в граммах) самородной серы.

Ответ: m(S) = 5,7 г.

2. Устные вопросы:

• Расскажите о строении атома серы и степени окисления её.
• Охарактеризуйте аллотропию серы.
• Раскройте химические свойства серы.

3. Запишите уравнение химической реакции с точки зрения электролитической диссоциации между сульфатом цинка и гидроксидом калия “Слайд № 1-1”.

4. Проверка письменного домашнего задания – 6 учащихся.

5. Блок вопросов “Слайд № 2”:

• Прочитайте формулировку Периодического закона, данную Д.И. Менделеевым (свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от относительных атомных масс элементов).
• Прочитайте современную формулировку Периодического закона (свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер).
• Что называют химическим элементом? (химический элемент – это атомы одного вида)
• В каких формах существует химический элемент? (химический элемент существует в трех формах: свободные атомы, простые вещества, сложные вещества).
• Какие вещества называют простыми? (простыми называют вещества, молекула которых образована атомами одного химического элемента).
• Какие вещества называют сложными? (сложными называют вещества, молекула которых образована атомами разных химических элементов).
• На какие классы делятся сложные вещества? (сложные вещества делятся на четыре класса: оксиды, основания, кислоты, соли).
• Какие вещества называют солями? (соли – это сложные вещества, молекула которых состоит из атомов металла и кислотных остатков).
• Какие вещества называют кислотами? (кислоты – это сложные вещества, молекула которых состоит из атомов водорода и кислотного остатка).

III. Изучение нового материала.

План изучения нового материала “Слайд № 3”.

1. Сероводород и сульфиды.
2. Сернистая кислота и её соли.

1. Сероводород и сульфиды.

Сегодня мы как раз и познакомимся с некоторыми кислотами, которые образует сера. На прошлом уроке было отмечено, что при взаимодействии водорода и серы получается сероводород. Точно также проходит реакция водорода со всеми халькогенами. (H 2 O – H 2 S – H 2 Se – H 2 Te) “Слайд № 4-1”. Из них только вода представляет собой жидкость, остальные – газы, растворы которых будут проявлять кислотные свойства. Подобно галогеноводородам, прочность молекул халькогеноводородов уменьшается, а сила кислот, наоборот, возрастает “Слайд № 4-2”.

Сероводород – бесцветный газ с резким запахом. Он очень ядовит. Является сильнейшим восстановителем. Как восстановитель он активно взаимодействует с растворами галогенов “Слайд № 5-1”:

H 2 + S -2 + I 2 0 = S 0 + 2H + I -

Сероводород горит “Слайд № 5-2”:

2H 2 S + O 2 = 2H 2 O + 2S(при охлаждении пламени).

2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2

При растворении сероводорода в воде образуется слабая сероводородная кислота [Демонстрация действия на кислоту индикаторов].

Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов, а также сульфид аммония хорошо растворимы и окрашены в различные цвета.

Задание. Проклассифицируйте сероводородную кислоту (сероводородная – это бескислородная, двухосновная кислота).

Таким образом, диссоциация сероводородной кислоты происходит ступенчато “Слайд № 5-3”:

H 2 S <–> H + + HS - (первая ступень диссоциации)

HS - <–> H + + S 2- (вторая ступень диссоциации),

значит, сероводородная кислота образует два вида солей:

гидросульфиды – соли, в которых металлом замещен только один атом водорода (NaHS)

сульфиды – соли, в которых металлом замещены оба атома водорода (Na 2 S).

2. Сернистая кислота и её соли .

Рассмотрим еще одну кислоту, которую образует сера. Мы уже выяснили, что при горении сероводорода образуется оксид серы (IV). Это бесцветный газ с характерным запахом. Он проявляет типичные свойства кислотных оксидов и хорошо растворяется в воде, образуя слабую сернистую кислоту [Демонстрация действия на кислоту индикаторов]. Она не устойчива и разлагается на исходные вещества “Слайд № 6-1”:

H 2 O + SO 2 <–> H 2 SO 3

Оксид серы (IV) можно получить разными способами “Слайд № 6-2:

а) горение серы;
б) горение сероводорода;
в) общих сульфидов.

Оксид серы (IV) и сернистая кислота являются типичными восстановителями и одновременно слабыми окислителями “Слайд № 7-1”. [Демонстрация действия кислоты на цветную ткань].

Таблица 1. “Слайд № 7-2”

Степени окисления серы в соединениях.

Вывод “Слайд № 8”. Только восстановительные свойства проявляют элементы, находящиеся в низшей степени окисления .

Только окислительные свойства проявляют элементы, находящиеся в высшей степени окисления .

Как восстановительные, так и окислительные свойства проявляют элементы, имеющие промежуточную степень окисления .

Задание. Проклассифицируйте сернистую кислоту (сернистая – это бескислородная, двухосновная кислота).

Значит, сернистая кислота образует два вида солей:

гидросульфиты – соли, в которых металлом замещен только один атом водорода (NaHSО 3)

сульфиты – соли, в которых металлом замещены оба атома водорода (Na 2 SО 3).

IV. Задание на дом

“Слайд № 9”: § 23 (с.134-140) упр. 1, 2, 5.

“Слайд № 10”.

Литература

1. Габриелян О.С. Химия. 9 класс: учебн. для общеобразоват. учреждений / О.С. Габриелян. – 14-е изд., испр. – М. : Дрофа, 2008. – 270, с. : ил.
2. Габриелян О.С. Настольная книга учителя. Химия. 9класс / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М.: Дрофа, 2002. – 400 с.
3. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов / Под ред. А.И. Ермакова. – изд. 30-е, исправленное – М.: Интеграл-Пресс, 2008. – 728 с.
4. Горковенко М.Ю. Химия. 9 класс. Поурочные разработки к учебникам О.С. Габриеляна (М.: Дрофа); Л.С. Гузея и др. (М.: Дрофа); Г.Е. Рудзитиса, Ф.Г Фельдмана (М.: Просвещение). – М.: “ВАКО”, 2004, 368 с. – (В помощь школьному учителю).
5. Химия. – 2-е изд., перераб. / ред. коллегия: М. Аксёноыв, И. Леенсон, С. Мартынова и др. – М.: Мир энциклопедий Аванта+, Астрель, 2007. – 656 с.: ил. (Энциклопедия для детей).

О.С.ЗАЙЦЕВ

УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ

ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10 КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ

УЧЕБНИКЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ

Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44 , 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24/2004

§ 8.1. Окислительно-восстановительные реакции

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
(продолжение)

2. Озон – окислитель.

Озон – важнейшее для природы и человека вещество.

Озон создает вокруг Земли на высоте от 10 до 50 км озоносферу с максимумом содержания озона на высоте 20–25 км. Находясь в верхних слоях атмосферы, озон не пропускает к поверхности Земли большую часть ультрафиолетовых лучей Солнца, губительно действующих на человека, животный и растительный мир. В последние годы обнаружены участки озоносферы с сильно пониженным содержанием озона, так называемые озоновые дыры. Неизвестно, образовывались ли озоновые дыры раньше. Также непонятны и причины их возникновения. Предполагают, что хлорсодержащие фреоны холодильников и парфюмерных баллончиков под действием ультрафиолетового излучения Солнца выделяют атомы хлора, которые реагируют с озоном и тем самым уменьшают его концентрацию в верхних слоях атмосферы. Опасность озоновых дыр в атмосфере крайне беспокоит ученых.
В нижних слоях атмосферы озон образуется в результате ряда последовательных реакций между кислородом воздуха и оксидами азота, выбрасываемыми плохо отрегулированными двигателями автомобилей и создающимися разрядами высоковольтных линий электропередач. Озон очень вреден для дыхания – он разрушает ткани бронхов и легких. Озон чрезвычайно ядовит (сильнее угарного газа). Предельно допустимая концентрация в воздухе – 10 –5 %.
Таким образом, озон в верхних и в нижних слоях атмосферы оказывает противоположное по своим результатам воздействие на человека и животный мир.
Озон наряду с хлором используют для обработки воды, чтобы разрушить органические примеси и уничтожить бактерии. Однако как хлорирование, так и озонирование воды имеет свои преимущества и недостатки. При хлорировании воды уничтожаются практически полностью бактерии, но образуются вредные для здоровья органические вещества канцерогенного характера (способствуют развитию раковых опухолей) – диоксины и подобные им соединения. При озонировании воды такие вещества не образуются, но озон убивает не все бактерии, и оставшиеся живыми бактерии через некоторое время обильно размножаются, поглощая остатки убитых бактерий, и вода становится даже более загрязненной бактериальной флорой. Поэтому озонирование питьевой воды лучше применять при ее быстром использовании. Очень эффективно озонирование воды в бассейнах, когда вода непрерывно циркулирует через озонатор. Озон применяют также и для очистки воздуха. Он относится к числу экологически чистых окислителей, не оставляющих вредных продуктов своего распада.
Озон окисляет почти все металлы, кроме золота и металлов платиновой группы.

Химические способы получения озона неэффективны или слишком опасны. Поэтому советуем вам получить озон в смеси с воздухом в озонаторе (действие слабого электрического разряда на кислород), имеющемся в школьной физической лаборатории.

Озон чаще всего получают действием на газообразный кислород тихого электрического разряда (без свечения и искр), который происходит между стенками внутреннего и внешнего сосудов озонатора. Простейший озонатор нетрудно изготовить из стеклянных трубок с пробками. Как это сделать, вы поймете из рис. 8.4. Внутренний электрод – металлический стержень (длинный гвоздь), наружный электрод – проволочная спираль. Воздух можно продувать воздушным насосом для аквариума или резиновой грушей от пульверизатора. На рис. 8.4 внутренний электрод находится в стеклянной трубке (как вы думаете, почему? ), но можно собрать озонатор и без нее. Резиновые пробки быстро разъедаются озоном.

Высокое напряжение удобно получить от индукционной катушки системы зажигания автомобиля, непрерывно размыкая соединение с источником низкого напряжения (аккумулятор или выпрямитель тока на 12 В).
Выход озона – несколько процентов.

Качественно обнаружить озон можно при помощи крахмального раствора йодида калия. Этим раствором можно пропитать полоску фильтровальной бумаги или раствор добавить в озонированную воду, а воздух с озоном пропускать через раствор в пробирке. Кислород в реакцию с йодид-ионом не вступает.
Уравнение реакции:

2I – + О 3 + Н 2 О = I 2 + O 2 + 2ОН – .

Напишите уравнения реакций приема и отдачи электронов.
Поднесите к озонатору полоску фильтровальной бумаги, смоченную этим раствором. (Зачем раствор йодида калия должен содержать крахмал?) Определению озона этим способом мешает пероксид водорода (почему?) .
Рассчитайте ЭДС реакции, используя электродные потенциалы:

3. Восстановительные свойства сероводорода и сульфид-иона.

Сероводород – бесцветный газ с запахом тухлых яиц (в состав некоторых белков входит сера).
Для проведения опытов с сероводородом можно пользоваться газообразным сероводородом, пропуская его через раствор с изучаемым веществом, или приливать к исследуемым растворам заранее приготовленную сероводородную воду (это удобнее). Многие реакции можно проводить с раствором сульфида натрия (реакции на сульфид-ион S 2–).
Работать с сероводородом только под тягой! Смеси сероводорода с воздухом сгорают со взрывом.

Сероводород обычно получают в аппарате Киппа, действуя 25%-й серной (разбавленной 1:4) или 20%-й соляной (разбавленной 1:1) кислотой на сульфид железа в виде кусочков размером 1–2 см. Уравнение реакции:

FeS (кр.) + 2Н + = Fe 2+ + H 2 S (г.).

Небольшие количества сероводорода можно получить, поместив кристаллический сульфид натрия в колбу с пробкой, через которую пропущены капельная воронка с краном и отводная трубка. Медленно приливая из воронки 5–10%-ю соляную кислоту (почему не серную?) , колбу постоянно встряхивают покачиванием, чтобы избежать местного скопления непрореагировавшей кислоты. Если этого не делать, неожиданное смешение компонентов может привести к бурной реакции, выталкиванию пробки и разрушению колбы.
Равномерный ток сероводорода получается при нагревании с серой богатых водородом органических соединений, например парафина (1 часть парафина на 1 часть серы, 300 °С).
Для получения сероводородной воды через дистиллированную воду (или прокипяченную) пропускают сероводород. В одном объеме воды растворяется около трех объемов газообразного сероводорода. При стоянии на воздухе сероводородная вода постепенно мутнеет (почему?) .
Сероводород – сильный восстановитель: галогены восстанавливаются им до галогеноводородов, серная кислота – до диоксида серы и серы.
Сероводород ядовит. Предельно допустимая концентрация в воздухе 0,01 мг/л. Даже при незначительных концентрациях сероводород раздражает глаза и дыхательные пути, вызывает головную боль. Концентрации выше 0,5 мг/л опасны для жизни. При более высоких концентрациях поражается нервная система. При вдохе сероводорода возможна остановка сердца и дыхания. Иногда сероводород скапливается в пещерах и канализационных колодцах, и попавший туда человек мгновенно теряет сознание и погибает.
В то же время сероводородные ванны оказывают лечебное действие на организм человека.

3а. Реакция сероводорода с пероксидом водорода.

Изучите действие раствора пероксида водорода на сероводородную воду или раствор сульфида натрия.
По результатам опытов составьте уравнения реакций. Рассчитайте ЭДС реакции и сделайте вывод о возможности ее прохождения.

3б. Реакция сероводорода с серной кислотой.

В пробирку с 2–3 мл сероводородной воды (или раствора сульфида натрия) прилейте по каплям концентрированную серную кислоту (осторожно!) до появления мути. Что это за вещество? Какие другие продукты могут получиться в этой реакции?
Напишите уравнения реакций. Рассчитайте ЭДС реакции, используя электродные потенциалы:

4. Диоксид серы и сульфит-ион.

Диоксид серы, сернистый газ – важнейший загрязнитель атмосферы, выделяемый автомобильными двигателями при использовании плохо очищенного бензина и топками, в которых сгорают серосодержащие угли, торф или мазут. Ежегодно в атмосферу из-за сжигания угля и нефти выбрасываются миллионы тонн диоксида серы.
В природе диоксид серы встречается в вулканических газах. Диоксид серы окисляется кислородом воздуха в триоксид серы, который, поглощая воду (пары), превращается в серную кислоту. Выпадающие кислотные дожди разрушают цементные части построек, памятники архитектуры, высеченные из камня скульптуры. Кислотные дожди замедляют рост растений и даже приводят к их гибели, убивают живые организмы водоемов. Такие дожди вымывают из пашен малорастворимые в воде фосфорные удобрения, которые, попадая в водоемы, приводят к бурному размножению водорослей и быстрому заболачиванию прудов, рек.
Диоксид серы – бесцветный газ с резким запахом. Получать диоксид серы и работать с ним следует под тягой.

Сернистый газ можно получить, поместив в колбу, закрывающуюся пробкой с отводной трубкой и капельной воронкой, 5–10 г сульфита натрия. Из капельной воронки с 10 мл концентрированной серной кислоты (крайняя осторожность!) приливайте ее по каплям к кристаллам сульфита натрия. Вместо кристаллического сульфита натрия можно воспользоваться его насыщенным раствором.
Диоксид серы можно получить также реакцией между металлической медью и серной кислотой. В круглодонную колбу, снабженную пробкой с газоотводной трубкой и капельной воронкой, положите медные стружки или куски проволоки и прилейте из капельной воронки немного серной кислоты (на 10 г меди берется около 6 мл концентрированной серной кислоты). Для начала реакции слегка нагрейте колбу. После этого кислоту приливайте по каплям. Напишите уравнения приема и отдачи электронов и суммарное уравнение.
Свойства диоксида серы можно изучать, пропуская газ через раствор реагента, или в виде водного раствора (сернистой кислоты). Такие же результаты получаются при использовании подкисленных растворов сульфитов натрия Na 2 SO 3 и калия К 2 SO 3 . В одном объеме воды растворяется до сорока объемов сернистого газа (получается ~6%-й раствор).
Диоксид серы токсичен. При легких отравлениях начинается кашель, насморк, появляются слезы, начинается головокружение. Увеличение дозы приводит к остановке дыхания.

4а. Взаимодействие сернистой кислоты с пероксидом водорода.

Предскажите продукты взаимодействия сернистой кислоты и пероксида водорода. Проверьте свое предположение опытом.
К 2–3 мл сернистой кислоты прилейте столько же 3%-го раствора пероксида водорода. Как доказать образование предполагаемых продуктов реакции?
Тот же опыт повторите с подкисленным и щелочным растворами сульфита натрия.
Напишите уравнения реакций и рассчитайте ЭДС процесса.
Выберите нужные вам электродные потенциалы:

4б. Реакция между сернистым газом и сероводородом.

Эта реакция проходит между газообразными SO 2 и H 2 S и служит для получения серы. Реакция интересна также тем, что два загрязнителя атмосферы взаимно уничтожают друг друга. Проходит ли эта реакция между растворами сероводорода и сернистого газа? Ответьте на этот вопрос опытом.
Выберите электродные потенциалы для определения возможности прохождения реакции в растворе:

Попробуйте провести термодинамический расчет возможности прохождения реакций. Термодинамические характеристики веществ для определения возможности прохождения реакции между газообразными веществами следующие:

При каком состоянии веществ – газообразном или в растворе – реакции более предпочтительны?

Сероводород (H₂S) представляет собой бесцветный газ c запахом тухлых яиц. По плотности он тяжелее водорода. Сероводород смертельно ядовит для человека и животных. Даже незначительное его содержание в воздухе вызывает головокружение и тошноту, но самым страшным является то, что при длительном его вдыхании этот запах уже не ощущается. Однако при отравлении сероводородом существует простое противоядие: следует завернуть в платок кусок хлорной извести, затем смочить, и какое-то время нюхать этот сверток. Сероводород получают путем взаимодействия серы с водородом при температуре 350 °С:

H₂ + S → H₂S

Это окислительно-восстановительная реакция: в ходе нее изменяются степени окисления участвующих в ней элементов.

В лабораторных условиях сероводород получают воздействием на сульфид железа серной или соляной кислоты:

FeS + 2HCl → Fe­Cl₂ + H₂S

Это реакция обмена: в ней взаимодействующие вещества обмениваются своими ионами. Данный процесс обычно проводят с помощью аппарата Киппа.

Аппарат Киппа

Свойства сероводорода

При горении сероводорода образуется оксид серы 4 и водяной пар:

2H₂S + 3О₂ → 2Н₂О + 2SO₂

H₂S горит голубоватым пламенем, а если над ним подержать перевернутый химический стакан, то на его стенках появится прозрачный конденсат (вода).

Однако при незначительном понижении температуры данная реакция проходит несколько иначе: на стенках предварительно охлажденного стакана появится уже желтоватый налет свободной серы:

2H₂S + О₂ → 2Н₂О + 2S

На этой реакции основан промышленный способ получения серы.

При поджигании предварительно подготовленной газообразной смеси сероводорода и кислорода происходит взрыв.

Реакция сероводорода и оксида серы(IV) также позволяет получить свободную серу:

2H₂S + SО₂ → 2Н₂О + 3S

Сероводород растворим в воде, причем три объема этого газа могут раствориться в одном объеме воды, образуя слабую и нестойкую сероводородную кислоту (Н₂S). Эту кислоту также называют сероводородной водой. Как видите, формулы газа-сероводорода и сероводородной кислоты записываются одинаково.

Если к сероводородной кислоте прилить раствор соли свинца, выпадет черный осадок сульфида свинца:

H₂S + Pb(NO₃)₂ → PbS + 2H­NO₃

Это качественная реакция для обнаружения сероводорода. Она же демонстрирует способность сероводородной кислоты вступать в реакции обмена с растворами солей. Таким образом, любая растворимая соль свинца является реактивом на сероводород. Некоторые другие сульфиды металлов также имеют характерную окраску, например: сульфид цинка ZnS - белую, сульфид кадмия CdS - желтую, сульфид меди CuS - черную, сульфид сурьмы Sb₂S₃ - красную.

Кстати, сероводород является нестойким газом и при нагревании практически полностью разлагается на водород и свободную серу:

H₂S → Н₂ + S

Сероводород интенсивно взаимодействует с водными растворами галогенов:

H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O→ H₂­SO₄ + 8HCl

Сероводород в природе и жизнедеятельности человека

Сероводород входит в состав вулканических газов, природного газа и газов, сопутствующих месторождениям нефти. Много его и в природных минеральных водах, например, в Черном море он залегает на глубине от 150 метров и ниже.

Сероводород применяют :

• в медицине (лечение сероводородными ваннами и минеральными водами);
• в промышленности (получение серы, серной кислоты и сульфидов);
• в аналитической химии (для осаждения сульфидов тяжелых металлов, которые обычно нерастворимы);
• в органическом синтезе (для получения сернистых аналогов органических спиртов (меркаптанов) и тиофена (серосодержащего ароматического углеводорода). Еще одно из недавно появившихся направлений в науке - сероводородная энергетика. Всерьез изучается получение энергии из залежей сероводорода со дна Черного моря.

Природа окислительно-восстановительных реакций серы и водорода

Реакция образования сероводорода является окислительно-восстановительной:

Н₂⁰ + S⁰→ H₂⁺S²⁻

Процесс взаимодействия серы с водородом легко объясняется строением их атомов. Водород занимает первое место в периодической системе, следовательно, заряд его атомного ядра равен (+1), а вокруг ядра атома кружится 1 электрон. Водород с легкостью отдает свой электрон атомам других элементов, превращаясь в положительно заряженный ион водорода - протон:

Н⁰ -1е⁻= Н⁺

Сера находится на шестнадцатой позиции в таблице Менделеева. Значит, заряд ядра ее атома равен (+16), и количество электронов в каждом атоме также 16е⁻. Расположение серы в третьем периоде говорит о том, что ее шестнадцать электронов кружатся вокруг атомного ядра, образуя 3 слоя, на последнем из которых находится 6 валентных электронов. Количество валентных электронов серы соответствует номеру группы VI, в которой она находится в периодической системе.

Итак, сера может отдать все шесть валентных электронов, как в случае образования оксида серы(VI):

2S⁰ + 3O2⁰ → 2S⁺⁶O₃⁻²

Кроме того, в результате окисления серы, 4е⁻могут быть отданы ее атомом другому элементу с образованием оксида серы(IV):

S⁰ + О2⁰ → S⁺4 O2⁻²

Сера может отдать также два электрона c образованием хлорида серы(II) :

S⁰ + Cl2⁰ → S⁺² Cl2⁻

Во всех трех вышеуказанных реакциях сера отдает электроны. Следовательно, она окисляется, но при этом выступает в роли восстановителя для атомов кислорода О и хлора Cl. Однако в случае образования H2S окисление - удел атомов водорода, поскольку именно они теряют электроны, восстанавливая внешний энергетический уровень серы с шести электронов до восьми. В результате этого каждый атом водорода в его молекуле становится протоном:

Н2⁰-2е⁻ → 2Н⁺,

а молекула серы, наоборот, восстанавливаясь, превращается в отрицательно заряженный анион (S⁻²): S⁰ + 2е⁻ → S⁻²

Таким образом, в химической реакции образования сероводорода окислителем выступает именно сера.

С точки зрения проявления серой различных степеней окисления, интересно и еще одно взаимодействие оксида серы(IV) и сероводорода - реакция получения свободной серы:

2H₂⁺S-²+ S⁺⁴О₂-²→ 2H₂⁺O-²+ 3S⁰

Как видно из уравнения реакции, и окислителем, и восстановителем в ней являются ионы серы. Два аниона серы (2-) отдают по два своих электрона атому серы в молекуле оксида серы(II), в результате чего все три атома серы восстанавливаются до свободной серы.

2S-² - 4е⁻→ 2S⁰ - восстановитель, окисляется;

S⁺⁴ + 4е⁻→ S⁰ - окислитель, восстанавливается.

Слайд 2

Сера

Сера – халькоген, довольно активный неметалл. Сущетсвует три аллотропных модификации серы: ромбическая S8 пластическая моноклинная

Слайд 3

Характеристика серы

Серав ПСХЭ: положение (период, группа) строение атома свойства элемента по периоду / в главной п/гр высший оксид высший гидроксид ЛВС

Слайд 4

Получение

При сливании растворов сероводородной и сернистой кислот: H2SO3 + 2H2S = 3S + 3H2O При неполном сгорании сероводорода (при недостатке воздуха): 2H2S + O2 = 2S + 2H2O

Слайд 5

Химические свойства

Не смачивается и не реагирует с водой. Какокислитель реагирует с: металлами (кроме золота) Hg + S = HgS (обезвреживание разлитой ртути) водородоми неметаллами, у которых с.о. меньше (углеродом, фосфором и т.п.)

Слайд 6

Каквосстановитель реагирует с: кислородом хлором фтором

Слайд 7

S-2(с ме, C, P, H2): C + 2S = CS2 H2 + S = H2S S0 S S+2 S + Cl2 = SCl2 S+4 S + O2 = SO2H2SO3 S+6 S + 3F2 = SF6H2SO4 усиление окислительной способности ионов

Слайд 8

Сероводород

H2S – сероводород. Его раствор в воде называется сероводородной кислотой. Кислота слабая двухосновная, поэтому диссоциирует ступенчато: I: H2S ↔ H+ + HS– II: HS– ↔ H+ + S–

Слайд 9

Проявляет все свойства кислот. Реагирует с: основными оксидами: H2S + CaO = CaS + H2O основаниями: H2S + KOH ↔ KHS + H2O H2S + OH– ↔ HS– + H2O H2S + 2KOH ↔ K2S + H2O H2S + 2OH– ↔ S2– + H2O

Слайд 10

солями: CuCO3 + H2S = CuS + H2CO3 металлами: Ca + H2S = CaS + H2

Слайд 11

Свойства солей

Кислые соли сероводородной кислоты – гидросульфиды (KHS, NaHS) хорошо растворимы в воде. Растворимыми также являются сульфиды щелочных и щёлочноземельных металлов. Сульфиды остальных металлов в воде нерастворимы, а сульфиды меди, свинца, серебра, ртути и др. тяжёлых ме нерастворимы даже в кислотах (кроме азотной).

Слайд 12

Окисление сероводорода

Сероводород легко окисляется кислородом (какпри избытке O2и недостатке?). Бромной водой Br2: H2S + Br2 = 2HBr + S↓ желто- оранжевая бесцветная

Слайд 13

Оксид серы (IV)

SO2 – сернситый газ. Реагирует с водой с образование H2SO3. Типичный кислотный оксид. Взаимодействует с основаниями (образуется соль (сульфит или гидросульфит) и вода) и основными оксидами (образуется только соль).

Слайд 14

Получают: горением серы обжигом пирита действием кислот на сульфиты взаимодействием конц. серной кислоты и тяжелых ме

Слайд 15

Оксид серы (VI)

SO3 - кислотный оксид.Реагирует с водой с образование H2SO4, с основаниями (образуется соль (сульфат или гидросульфат) и вода) и основными оксидами. Получают окислением сернистого газа. Растворяется в серной кислоте с образованием олеума: H2SO4 + nSO3 = H2SO4·nSO3 олеум

Слайд 16

Серная кислота

Серная кислота H2SO4– тяжёлая маслянистая жидкость без запаха и цвета. При концентрации > 70% –серная кислота называется концентрированной, менее 70% - разбавленной. Диссоциация серной кислоты выражается уравнением: H2SO4 ↔ 2H++ SO42–

Слайд 17

Кислота реагирует с амофотерными и основными оксидами и гидроксидами, солями: H2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + HCl Последняя реакция является качественной на SO42–ион (образуется нерастворимый осадок белого цвета).

Слайд 18

H2SO4 H2SO4 +1 +6 -2 H2SO4 +1 +6 -2 разбавленная концентрированная H+ ― окислитель 2H+ + 2e– = H2 S+6 ― окислитель S+6 +8e– +6e– +2e– S-2 (H2S) S0 (S) S+4 (SO2)

Слайд 19

C разбавленной серной кислотой реагируют все металлы, стоящие в ряду активности до водорода. При реакции образуется сульфат металла и выделяется водород: H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2 Металлы, стоящие после водорода с разбавленной кислотой не реагируют: Cu + H2SO4 ≠

Слайд 20

Концентрированная серная кислота

Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, взаимодействуют с концентрированной серной кислотой по следующей схеме: H2SO4(конц.) + Ме = МеSO4 + SO2 + H2O Т.е. образуются: сульфат металла оксид серы(IV) - сернистый газ SO2 вода

Слайд 21

Более активными ме серная кислота при определённых условиях может восстанавливаться до серы в чистом виде или сероводорода. На холоде конц. серная кислота пассивирует железо и алюминий, поэтому их перевозят в железных цистернах: H2SO4(конц.) + Fe ≠ (на холоде)

Слайд 22

Получение серной кислоты

получение SO2(обычно обжигом пирита) окисление SO2 в SO3 в присутсвии катализатора – оксида ванадия(V) растворение SO3 в серной кислоте с получением олеума

Слайд 23

Сульфаты

Соли серной кислоты имеют все свойства солей. Особенным является их отношение к нагреванию: сульфаты активных ме (Na, K, Ba) не разлагаются даже при t > 1000˚C другие (Cu,Al, Fe) даже при небольшом нагревании распадаются на оксид серы(VI) и оксид металла

Слайд 24

Вопросы

в каких реакциях сера играет роль окислителя? восстановителя? какие степени она при этом проявляет? чем обусловлено различие свойств концентрированной и разбавленной серной кислоты? напишите уравнения реакции конц. и разбавленной кислот с медью и цинком. как отличить растворы иодида натрия и сульфата натрия? предложите два способа и напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном видах.

Слайд 25

Задания

Какое кол-во сернистого газа можно получить из 10 кг руды, содержащей 48% пирита? Какой объем занимают: а)4 моль SO2? б) 128 г SO3? Осуществите реакции: O2 → S → SO2 → SO3 → H2SO4 → Na2SO4 → BaSO4

Посмотреть все слайды