Получение диоксида серы. Серы диоксид (серы двуокись, сернистый ангидрид). Сероводород, сульфиды, гидросульфиды

4.doc

Сера. Сероводород, сульфиды, гидросульфиды. Оксиды серы (IV) и (VI). Сернистая и серная кислоты и их соли. Эфиры серной кислоты. Тиосульфат натрия

4.1. Сера

Сера - один из немногих химических эле-ментов, которыми уже несколько тысячелетий пользуется человек. Она широко распростране-на в природе и встречается как в свободном со-стоянии (самородная сера), так а в соединени-ях. Минералы, содержащие серу, можно разделить на две группы - сульфиды (колчеда-ны, блески, обманки) и сульфаты. Самородная сера в больших количествах встречается в Италии (остров Сицилия) и США. В СНГ месторождения самородной серы имеются в Поволжье, в государствах Средней Азии, в Крыму и других районах.

К минералам первой группы относятся свинцовый блеск PbS, медный блеск Cu 2 S, серебряный блеск - Ag 2 S, цинковая обман-ка - ZnS, кадмиевая обманка - CdS, пирит или железный кол-чедан - FeS 2 , халькопирит - CuFeS 2 , киноварь - HgS.

К минералам второй группы можно отнести гипс CaSO 4 2Н 2 О, мирабилит (глауберова соль) - Na 2 SO 4 10Н 2 O, ки-зерит - MgSO 4 Н 2 О.

Сера содержится в организмах животных и растений, так как входит в состав белковых молекул. Органические соединения серы содержатся в нефти.

Получение

1. При получении серы из природных соединений, например из серного колчедана, его нагревают до высоких температур. Сер-ный колчедан разлагается с образованием сульфида железа (II) и серы:

2. Серу можно получить окислением сероводорода недостатком кислорода по реакции:

2H 2 S+O 2 =2S+2Н 2 O

3. В настоящее время распространено получение серы восстанов-лением углеродом диоксида серы SO 2 - побочного продукта при выплавке металлов из сернистых руд:

SO 2 +С = СO 2 +S

4. Отходящие газы металлургических и коксовых печей содержат смесь диоксида серы и сероводорода. Эту смесь пропускают при высокой температуре над катализатором:

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

^ Физические свойства

Сера представляет собой твердое хрупкое вещество лимонно-желтого цвета. В воде практически нерастворима, но хорошо рас-творима в сероуглероде CS 2 анилине и некоторых других раство-рителях.

Плохо проводит тепло и электрический ток. Сера образует несколько аллотропных модификаций:

1 . ^ Ромбическая сера (наиболее устойчивая), кристаллы имеют вид октаэдров.

При нагревании серы изменяются ее цвет и вязкость: сначала образуется светло-желтая, а затем по мере повышения темпе-ратуры она темнеет и делается настолько вязкой, что не выте-кает из пробирки, при дальнейшем нагревании вязкость снова падает, а при 444, 6°С сера закипает.

2. ^ Моноклинная сера - модификация в виде темно-желтых игольчатых кристаллов, получается при медленном охлажде-нии расплавленной серы.

3. Пластическая сера образуется, если нагретую до кипения серу вылить в холодную воду. Легко растягивается подобно резине (см. рис. 19).

Природная сера состоит из смеси четырех устойчивых изотопов: 32 16 S, 33 16 S, 34 16 S, 36 16 S.

^ Химические свойства

Атом серы, имея незавершенный внешний энергетический уровень, может присоединять два электрона и проявлять степень

Окисления -2. Такую степень окисления сера проявляет в соеди-нениях с металлами и водородом (Na 2 S, H 2 S). При отдаче или оттягивании электронов к атому более электроотрицательного элемента степень окисления серы может быть +2, +4, +6.

На холоду сера сравнительно инертна, но с повышением тем-пературы ее реакционная способность повышается. 1. С металлами сера проявляет окислительные свойства. При этих реакциях образуются сульфиды (с золотом, платиной и ириди-ем не реагирует): Fe+S=FeS

2. С водородом при нормальных условиях сера не взаимодейству-ет, а при 150-200°С протекает обратимая реакция:

3. В реакциях с металлами и с водородом сера ведет себя как типичный окислитель, а в присутствии сильных окислителей проявляет восстановительные свойства.

S+3F 2 =SF 6 (с иодом не реагирует)

4. Горение серы в кислороде протекает при 280°С, а на воздухе при 360°С. При этом образуется смесь SO 2 и SO 3:

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

5. При нагревании без доступа воздуха сера непосредственно со-единяется с фосфором, углеродом, проявляя окислительные свойства:

2Р+3S=P 2 S 3 2S + С = CS 2

6. При взаимодействии со сложными веществами сера ведет себя в основном как восстановитель:

7. Сера способна к реакциям диспропорционирования. Так, при кипячении порошка серы с щелочами образуются сульфиты и сульфиды:

Применение

Серу широко применяют в промышленности и сельском хо-зяйстве. Около половины ее добычи расходуется для получения серной кислоты. Используют серу для вулканизации каучука: при этом каучук превращается в резину.

В виде серного цвета (тонкого порошка) серу применяют для борьбы с болезнями виноградника и хлопчатника. Ее упот-ребляют для получения пороха, спичек, светящихся составов. В медицине приготовляют серные мази для лечения кожных заболеваний.

4.2. Сероводород, сульфиды, гидросульфиды

Сероводород является аналогом воды. Его электронная формула

Показывает, что в образовании связей Н-S-H участвуют два р-электрона внешнего уровня атома серы. Молекула H 2 S имеет угловую форму, поэтому она полярна.

^ Нахождение в природе

Сероводород встречается в природе в вулканических газах и в водах некоторых минеральных источников, например Пятигор-ска, Мацесты. Он образуется при гниении серосодержащих орга-нических веществ различных животных и растительных остат-ков. Этим объясняется характерный неприятный запах сточных вод, выгребных ям и свалок мусора.

Получение

1. Сероводород может быть получен непосредственным соедине-нием серы с водородом при нагревании:

2. Но обычно его получают действием разбавленной соляной или серной кислоты на сульфид железа (III):

2HCl+FeS=FeCl 2 +H 2 S 2H + +FeS=Fe 2+ +H 2 S Эту реакцию часто проводят в аппарате Киппа.

^ Физические свойства

В обычных условиях сероводород - бесцветный газ с силь-ным характерным запахом тухлых яиц. Очень ядовит, при вды-хании связывается с гемоглобином, вызывая паралич, что неред-

Ко приводит к смертельному исходу. В малых концентрациях менее опасен. Работать с ним надо в вытяжных шкафах или с герметически закрывающимися приборами. Допустимое содер-жание H 2 S в производственных помещениях составляет 0,01 мг в 1 л воздуха.

Сероводород сравнительно хорошо растворим в воде (при 20°С в 1 объеме воды растворяется 2,5 объема сероводорода).

Раствор сероводорода в воде называется сероводородной водой или сероводородной кислотой (она обнаруживает свойства слабой кислоты).

^ Химические свойства

1, При сильном нагревании сероводород почти полностью разла-гается с образованием серы и водорода.

2. Газообразный сероводород горит на воздухе голубым пламенем с образованием оксида серы (IV) и воды:

2H 2 S+3O 2 =2SO 2 +2Н 2 О

При недостатке кислорода образуется сера и вода: 2H 2 S+О 2 =2S+2Н 2 O

3. Сероводород - довольно сильный восстановитель. Это его важ-ное химическое свойство можно объяснить так. В растворе H 2 S сравнительно легко отдает электроны молекулам кислорода воздуха:

При этом кислород воздуха окисляет сероводород до серы, ко-торая делает сероводородную воду мутной:

2H 2 S+O 2 =2S+2H 2 O

Этим объясняется и то, что сероводород не накапливается в очень больших количествах в природе при гниении органичес-ких веществ - кислород воздуха окисляет его в свободную серу.

4, Сероводород энергично реагирует с растворами галогенов, на-пример:

H 2 S+I 2 =2HI+S Происходит выделение серы и обесцвечивание раствора йода.

5. Различные окислители энергично реагируют с сероводородом: при действии азотной кислоты образуется свободная сера.

6. Раствор сероводорода имеет кислую реакцию из-за диссоциа-ций:

H 2 SН + +HS - HS - H + +S -2

Обычно преобладает первая ступень. Он является очень слабой кислотой: слабее угольной, которая обычно вытесняет H 2 S из сульфидов.

Сульфиды и гидросульфиды

Сероводородная кислота, как двухосновная, образует два ряда солей:

Средние - сульфиды (Na 2 S);

Кислые - гидросульфиды (NaHS).

Эти соли могут быть получены: - взаимодействием гидроксидов с сероводородом: 2NaOH+H 2 S=Na 2 S+2Н 2 О

Непосредственным взаимодействием серы с металлами:

Обменной реакцией солей с H 2 S или между солями:

Pb(NO 3) 2 +Na 2 S=PbS+2NaNO 3

CuSO 4 +H 2 S=CuS+H 2 SO 4 Cu 2+ +H 2 S=CuS+2H +

Гидросульфиды почти все хорошо растворимы в воде.

Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов также легко растворимы в воде, бесцветны.

Сульфиды тяжелых металлов практически нерастворимы или малорастворимы в воде (FeS, MnS, ZnS); некоторые из них не растворяются и в разбавленных кислотах (CuS, PbS, HgS).

Как соли слабой кислоты, сульфиды в водных растворах силь-но гидролизованы. Например, сульфиды щелочных металлов при растворении в воде имеют щелочную реакцию:

Na 2 S+НОНNaHS+NaOH

Все сульфиды, как и сам сероводород, являются энергичными восстановителями:

3PbS -2 +8HN +5 O 3(разб.) =3PbS +6 O 4 +4Н 2 O+8N +2 O

Некоторые сульфиды имеют характерную окраску: CuS и PbS - черную, CdS - желтую, ZnS - белую, MnS - розовую, SnS - коричневую, Al 2 S 3 - оранжевую. На различной раствори-мости сульфидов и различной окраске многих из них основан качественный анализ катионов.

^ 4.3. Оксид серы (IV) и сернистая кислота

Оксид серы (IV), или сернистый газ, при обычных условиях бесцветный газ с резким удушливым запахом. При охлаждении до -10°С сжижается в бесцветную жидкость.

Получение

1. В лабораторных условиях оксид серы (IV) получают из солей сернистой кислоты действием на них сильными кислотами:

Na 2 SO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +S0 2 +H 2 O 2NaHSO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +2SO 2 +2H 2 O 2HSO - 3 +2H + =2SO 2 +2H 2 O

2. Также сернистый газ образуется при взаимодействии концент-рированной серной кислоты при нагревании с малоактивными металлами:

Cu+2H 2 SO 4 =CuSO 4 +SO 2 +2Н 2 О

Cu+4Н + +2SO 2- 4 =Cu 2+ + SO 2- 4 +SO 2 +2H 2 O

3. Оксид серы (IV) образуется также при сжигании серы в воздухе или кислороде:

4. В промышленных условиях SO 2 получают при обжиге пирита FeS 2 или сернистых руд цветных металлов (цинковой обманки ZnS, свинцового блеска PbS и др.):

4FeS 2 +11О 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2

Структурная формула молекулы SO 2:

В образовании связей в молекуле SO 2 принимают участие че-тыре электрона серы и четыре электрона от двух атомов кислоро-да. Взаимное отталкивание связывающих электронных пар и не-поделенной электронной пары серы придает молекуле угловую форму.

Химические свойства

1. Оксид серы (IV) проявляет все свойства кислотных оксидов:

Взаимодействие с водой,

Взаимодействие с щелочами,

Взаимодействие с основными оксидами.

2. Для оксида серы (IV) характерны восстановительные свойства:

S +4 O 2 +O 0 2 2S +6 O -2 3 (в присутствии катализатора, при нагревании)

Но в присутствии сильных восстановителей SO 2 ведет себя как окислитель:

Окислительно-восстановительная двойственность оксида серы (IV) объясняется тем, что сера имеет в нем степень окисления +4, и поэтому она может, отдавая 2 электрона, окисляться до S +6 , а принимая 4 электрона, восстанавливаться до S°. Проявление этих или других свойств зависит от природы реагирующего ком-понента.

Оксид серы (IV) хорошо растворим в воде (в 1 объеме при 20°С растворяется 40 объемов SO 2). При этом образуется существую-щая только в водном растворе сернистая кислота:

SO 2 +Н 2 ОH 2 SO 3

Реакция обратимая. В водном растворе оксид серы (IV) и сер-нистая кислота находятся в химическом равновесии, которое можно смещать. При связывании H 2 SO 3 (нейтрализация кисло-

Ты) реакция протекает в сторону образования сернистой кислоты; при удалении SO 2 (продувание через раствор азота или нагрева-ние) реакция протекает в сторону исходных веществ. В растворе сернистой кислоты всегда имеется оксид серы (IV), который при-дает ему резкий запах.

Сернистая кислота обладает всеми свойствами кислот. В рас-творе диссоциирует ступенчато:

H 2 SO 3 Н + +HSO - 3 HSO - 3 Н + +SO 2- 3

Термически неустойчива, летуча. Сернистая кислота, как двухосновная, образует два типа солей:

Средние - сульфиты (Na 2 SO 3);

Кислые - гидросульфиты (NaHSO 3).

Сульфиты образуются при полной нейтрализации кислоты щелочью:

H 2 SO 3 +2NaOH=Na 2 SO 3 +2Н 2 О

Гидросульфиты получаются при недостатке щелочи:

H 2 SO 3 +NaOH=NaHSO 3 +Н 2 О

Сернистая кислота и ее соли обладают как окислительными, так и восстановительными свойствами, что определяется приро-дой партнера по реакции.

1. Так, под действием кислорода сульфиты окисляются до суль-фатов:

2Na 2 S +4 O 3 +О 0 2 =2Na 2 S +6 O -2 4

Еще легче протекает окисление сернистой кислоты бромом и перманганатом калия:

5H 2 S +4 O 3 +2KMn +7 O 4 =2H 2 S +6 O 4 +2Mn +2 S +6 O 4 +K 2 S +6 O 4 +3Н 2 O

2. В присутствии же более энергичных восстановителей сульфиты проявляют окислительные свойства:

Из солей сернистой кислоты растворяются почти все гидро-сульфиты и сульфиты щелочных металлов.

3. Поскольку H 2 SO 3 является слабой кислотой, при действии кис-лот на сульфиты и гидросульфиты происходит выделение SO 2 . Этот метод обычно используют при получении SO 2 в лаборатор-ных условиях:

NaHSO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +SO 2 +H 2 O

4. Растворимые в воде сульфиты легко подвергаются гидролизу, вследствие чего в растворе увеличивается концентрация OH - -ионов:

Na 2 SO 3 +НОНNaHSO 3 +NaOH

Применение

Оксид серы (IV) и сернистая кислота обесцвечивают многие красители, образуя с ними бесцветные соединения. Последние могут снова разлагаться при нагревании или на свету, в результа-те чего окраска восстанавливается. Следовательно, белящее дей-ствие SO 2 и H 2 SO 3 отличается от белящего действия хлора. Обычно рксидом серы (IV) белят шерсть, шелк и солому.

Оксид серы (IV) убивает многие микроорганизмы. Поэтому для уничтожения плесневых грибков им окуривают сырые подва-лы, погреба, винные бочки и др. Используется также при перевоз-ке и хранении фруктов и ягод. В больших количествах оксид серы IV) применяется для получения серной кислоты.

Важное применение находит раствор гидросульфита кальция CaHSO 3 (сульфитный щелок), которым обрабатывают древесину и бумажную массу.

^ 4.4. Оксид серы (VI). Серная кислота

Оксид серы (VI) (см. табл. 20) - бесцветная жидкость, затвердевающая при температуре 16,8°С в твердую кристаллическую массу. Он очень сильно поглощает влагу, образуя серную кислоту: SO 3 +Н 2 O= H 2 SO 4

Таблица 20. Свойства оксидов серы

Растворение оксиды серы (VI) в воде сопровождается выделе-нием значительного количества теплоты.

Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрирован-ной серной кислоте. Раствор SO 3 в безводной кислоте называется олеумом. Олеумы могут содержать до 70% SO 3 .

Получение

1. Оксид серы (VI) получают окислением сернистого газа кислоро-дом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450°С (см. Получение серной кислоты):

2SO 2 +O 2 =2SO 3

2. Другим способом окисления SO 2 до SO 3 является использование в качестве окислителя оксида азота (IV):

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислоро-дом воздуха легко и быстро превращается в оксид азота (IV): 2NO+О 2 =2NO 2

Который вновь может использоваться в окислении SO 2 . Следо-вательно, NO 2 выполняет роль переносчика кислорода. Этот способ окисления SO 2 до SO 3 называется нитрозным. Молекула SO 3 имеет форму треугольника, в центре которого

Находится атом серы:

Такое строение обусловлено взаимным отталкиванием связы-вающих электронных пар. На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов.

Химические свойства

1. SO 3 - типичный кислотный оксид.

2. Оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя.

Применение

Оксид серы (VI) используют для производства серной кислоты. Наибольшее значение имеет контактный способ получения

Серной кислоты. По этому способу можно получить H 2 SO 4 любой концентрации, а также олеум. Процесс состоит из трех стадий: получение SO 2 ; окисление SO 2 в SO 3 ; получение H 2 SO 4 .

SO 2 получают обжигом пирита FeS 2 в специальных печах: 4FeS 2 +11О 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают, а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода), чем требуется по реакции. Газ, выходящий из печи обжига, состоит из оксида серы (IV), кислорода, азота, соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды. Он называется обжиговым газом.

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке, так как даже небольшое содержание соединений мышьяка, а также пыли и влаги отравляет катализатор. От соединений мышьяка и от пыли газ очищают, пропуская его через специальные электро-фильтры и промывную башню; влага поглощается концентриро-ванной серной кислотой в сушильной башне. Очищенный газ, содержащий кислород, нагревается в теплообменнике до 450°C и поступает в контактный аппарат. Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки, заполненные катализатором.

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздроб-ленную металлическую платину. Впоследствии она была замене-на соединениями ванадия - оксидом ванадия (V) V 2 O 5 или суль-фатом ванадила VOSO 4 , которые дешевле платины и медленнее отравляются.

Реакция окисления SO 2 в SO 3 обратимая:

2SO 2 +О 2 2SO 3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повы-шает выход оксида серы (VI): при температуре 450°С он обычно достигает 95% и выше.

Образовавшийся оксид серы (VI) далее подают методом про-тивотока в поглотительную башню, где он поглощается концент-рированной серной кислотой. По мере насыщения вначале обра-зуется безводная серная кислота, а затем олеум. В дальнейшем олеум разбавляют до 98% -ной серной кислоты и поставляют по-требителям.

Структурная формула серной кислоты:

^ Физические свойства

Серная кислота - тяжелая бесцветная маслянистая жид-кость, кристаллизующаяся при +10,4°С, почти вдвое ( =1,83 г/см 3) тяжелее воды, не имеет запаха, нелетуча. Крайне гиг-роскопична. Поглощает влагу с выделением большого количества теплоты, поэтому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте - произойдет разбрызгивание кислоты. Для раз-

Бавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде.

Безводная серная кислота растворяет до 70% оксида серы (VI). При нагревании отщепляет SO 3 до тех пор, пока не образует-ся раствор с массовой долей H 2 SO 4 98,3%. Безводная H 2 SO 4 почти не проводит электрический ток.

^ Химические свойства

1. С водой смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава:

H 2 SO 4 Н 2 О, H 2 SO 4 2Н 2 О, H 2 SO 4 3Н 2 O, H 2 SO 4 4Н 2 О, H 2 SO 4 6,5Н 2 O

2. Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества - сахар, бумагу, дерево, волокно, отнимая от них элементы воды:

С 12 Н 22 О 11 +H 2 SO 4 =12С+H 2 SO 4 11Н 2 O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой:

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов.

Как сильная нелетучая кислота H 2 SO 4 вытесняет другие кисло-ты из сухих солей:

NaNO 3 +H 2 SO 4 =NaHSO 4 +HNO 3

Однако если добавлять, H 2 SO 4 к растворам солей, то вытесне-ния кислот не происходит.

H 2 SO 4 - сильная двухосновная кислота: H 2 SO 4 Н + +HSO - 4 HSO - 4 H + +SO 2- 4

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот.

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойства-ми кислот-неокислителей. А именно: взаимодействует с метал-лами, которые стоят в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода:

Взаимодействие с металлами идет за счет восстановления ионов водорода.

6. Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем. При нагревании окисляет большинство метал-лов, в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напря-жений после водорода, Не реагирует только с платиной и золо-том. В зависимости от активности металла в качестве продуктов восстановления могут быть S -2 , S° и S +4 .

На холоду концентрированная серная кислота не взаимодей-ствует с такими сильными металлами, как алюминий, железо, хром. Это объясняется пассивацией металлов. Данную особен-ность широко используют при ее транспортировке в железной таре.

Однако при нагревании:

Таким образом, концентрированная серная кислота взаимо-действует с металлами за счет восстановления атомов кислотообразователя.

Качественной реакцией на сульфат-ион SO 2- 4 является образо-вание белого кристаллического осадка BaSO 4 , нерастворимого в воде и кислотах:

SO 2- 4 +Ba +2 BaSO 4 

Применение

Серная кислота является важнейшим продуктом основной химической промышленности, занимающейся производством не-

Органических кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений и хлора.

По разнообразию применения серная кислота занимает пер-вое место среди кислот. Наибольшее количество ее расходуется для получения фосфорных и азотных удобрений. Будучи нелету-чей, серная кислота используется для получения других кис-лот - соляной, фтороводородной, фосфорной и уксусной.

Много ее идет для очистки нефтепродуктов - бензина, керо-сина, смазочных масел - от вредных примесей. В машинострое-нии серной кислотой очищают поверхность металла от оксидов перед покрытием (никелированием, хромированием и др.). Сер-ную кислоту применяют в производстве взрывчатых веществ, ис-кусственных волокон, красителей, пластмасс и многих других. Ее употребляют для заливки аккумуляторов.

Важное значение имеют соли серной кислоты.

^ Сульфат натрия Na 2 SO 4 кристаллизуется из водных раство-ров в виде гидрата Na 2 SO 4 10Н 2 О, который называется глауберо-вой солью. Применяется в медицине в качестве слабительного. Безводный сульфат натрия применяют в производстве соды и стекла.

^ Сульфат аммония (NH 4) 2 SO 4 - азотное удобрение.

Сульфат калия K 2 SO 4 - калийное удобрение.

Сульфат кальция СаSО 4 встречается в природе в виде минера-ла гипса CaSO 4 2Н 2 О. При нагревании до 150°С он теряет часть воды и переходит в гидрат состава 2CaSO 4 H 2 O, называемый жженым гипсом, или алебастром. Алебастр при замешивании с водой в тестообразную массу через некоторое время снова затвер-девает, превращаясь в CaSO 4 2Н 2 О. Гипс широко применяется в строительном деле (штукатурка).

^ Сульфат магния MgSO 4 содержится в морской воде, обуслав-ливая ее горький вкус. Кристаллогидрат, называемый горькой солью, применяют как слабительное.

Купоросы - техническое название кристаллогидратов сульфатов металлов Fe, Cu, Zn, Ni, Co (обезвоженные соли купоросами не являются). Медный купорос CuSO 4 5Н 2 О - ядовитое вещество синего цвета. Его разбавленным раствором опрыскивают расте-ния и протравливают семена перед посевом. Железный купорос FeSO 4 7Н 2 О - светло-зеленое вещество. Применяют для борьбы с вредителями растений, приготовления чернил, минеральных красок и т.д. Цинковый купорос ZnSO 4 7Н 2 O используют в про-изводстве минеральных красок, в ситцепечатании, медицине.

^ 4.5. Эфиры серной кислоты. Тиосульфат натрия

К эфирам серной кислоты относятся диалкилсульфаты (RO 2)SO 2 . Это высококипящие жидкости; низшие растворимы в воде; в присутствии щелочей образуют спирт и соли серной кис-лоты. Низшие диалкилсульфаты - алкилирующие агенты.

Диэтилсульфат (C 2 H 5) 2 SO 4 . Температура плавления -26°С, температура кипения 210°С, растворим в спиртах, нерастворим в воде. Получен взаимодействием серной кислоты с этанолом. Яв-ляется этилирующим агентом в органическом синтезе. Проника-ет через кожу.

Диметилсульфат (CH 3) 2 SO 4 . Температура плавления -26,8°С, температура кипения 188,5°С. Растворим в спиртах, плохо - в воде. Реагирует с аммиаком в отсутствие раствори-теля (со взрывом); сульфирует некоторые ароматические со-единения, например эфиры фенолов. Получают взаимодейст-вием 60%-ного олеума с метанолом при 150°С, Является метилирующим агентом в органическом синтезе. Канцероген, поражает глаза, кожу, органы дыхания.

^ Тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3

Соль тиосерной кислоты, в которой два атома серы имеют различные степени окисления: +6 и -2. Кристаллическое вещест-во, хорошо растворимо в воде. Выпускается в виде кристаллогид-рата Na 2 S 2 O 3 5Н 2 O, в обиходе называемый гипосульфитом. По-лучают взаимодействием сульфита натрия с серой при кипячении:

Na 2 SO 3 +S=Na 2 S 2 O 3

Как и тиосерная кислота, является сильным восстановителем, Легко окисляется хлором до серной кислоты:

Na 2 S 2 O 3 +4Сl 2 +5Н 2 О=2H 2 SO 4 +2NaCl+6НСl

На этой реакции было основано применение тиосульфата натрия для поглощения хлора (в первых противогазах).

Несколько иначе происходит окисление тиосульфата натрия слабыми окислителями. При этом образуются соли тетратионовой кислоты, например:

2Na 2 S 2 O 3 +I 2 =Na 2 S 4 O 6 +2NaI

Тиосульфат натрия является побочным продуктом в произ-водстве NaHSO 3 , сернистых красителей, при очистке промыш-ленных газов от серы. Применяется для удаления следов хлора после отбеливания тканей, Для извлечения серебра из руд; явля-ется фиксажем в фотографии, реактивом в иодометрии, противоядием при отравлении соединениями мышьяка, ртути, противо-воспалительным средством.

1 слайд

Оксид серы(IV). Сернистая кислота. Учитель химии МБОУ «Елховская СОШ» Альметьевского муниципального района Республики Татарстан Гафарова А.З

2 слайд

Цель урока: Повторить и закрепить знания учащихся о свойствах кислотных оксидов и кислот. Рассмотреть свойства соединения серы – сернистого газа и сернистой кислоты его солей. Рассмотреть влияние сернистого газа на окружающую среду и здоровье человека. уметь составлять уравнения реакций в молекулярном виде и с точки зрения окислительно - восстановительных процессов. Нравственное и эстетическое воспитание учащихся к окружающей среде.

3 слайд

Получение оксидов 1. Горение веществ (Окисление кислородом) а) простых веществ Mg +O2=2MgO S+O2=SO2 б) сложных веществ 2H2S+3O2=2H2O+2SO2 2.Разложение сложных веществ а) солей СaCO3=CaO+CO2 б) оснований Cu (OH)2=CuO+H2O в) кислородсодержащих кислот H2SO3=H2O+SO2

4 слайд

1)Сероводород горит на воздухе голубым пламенем при этом образуется сернистый газ или оксид серы(IV) 2H2S-2 + 3O2 → 2H2O + 2S+4O2 оксид серы (IV) 2) При сгорании ее на воздухе или в кислороде образуется оксид серы (IV) SО2 и частично оксид серы (VI) SO3: S + O2 = SO2 оксид серы (IV)

5 слайд

Оксид серы (IV)(Сернистый газ) молекулярная формула SО2 степень окисления серы (+4). Ковалентная полярная связь Молекулярная кристаллическая решетка

6 слайд

Электронный баланс 1)S-2 -6е→ S+4 Восстановитель O2+4е → 2O -2 Окислитель 2) S0 -4е→ S+4 Восстановитель O2+4е → 2O -2 Окислитель

7 слайд

Определение плотности по воздуху. Д воздух -? М(Воздух)= 29 г/моль М(H2S)=64г/моль Д воздух = 64:29=2,21 Д воздух =2,21 Вывод: Сернистый газ тяжелее воздуха более чем в два раза

8 слайд

Получение сернистого газа в промышленности. сжигание серы или обжиг сульфидов, в основном - пирита: 4FeS2+ 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 ZnS + O2 = ZnO + SO2

9 слайд

Получение оксида серы (IV) в лабораторных условиях воздействием сильных кислот на сульфиты и гидросульфиты. Образующаяся сернистая кислота- H2SO3 сразу разлагается на SO2 и H2O: Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SO3 Также действием концентрированной серной кислоты на малоактивные металлы при нагревании Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O

10 слайд

Физические свойства. Оксид серы (IV), или сернистый газ, при нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички), более чем в 2 раза тяжелее воздуха, растворяется в воде. Ядовит. При охлаждении до -10°С сжижается в бесцветную жидкость. Растворяется в воде с образованием нестойкой сернистой кислоты, растворимость 11,5 г/100 г воды при 20 °C, снижается с ростом температуры. Растворяется также в этаноле, серной кислоте.

11 слайд

12 слайд

Химические свойства кислотных оксидов ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТНЫХ ОКСИДОВ 1. Кислотный оксид +Вода= Кислота (р. соединения) СO2 + H2O = H2CO3, SiO2 – не реагирует 2. Кислотный оксид + Основание = Соль + Н2О (р. обмена) P2O5 + 6KOH = 2K3PO4 + 3H2O 3. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль (р. соединения) CaO + SO2 = CaSO3 4. Менее летучие вытесняют более летучие из их солей CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 +CO2

13 слайд

Химические свойства оксида серы (IV) 1. Кислотный оксид +Вода= Кислота SO2 + H2O = H2SO3 2. Кислотный оксид + Щелочь = Соль + Н2О SO2 + 2KOH = K2SO3 + H2O SO2 + 2OH - = SO3 2- + H2O 3. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль CaO + SO2 = CaSO3

14 слайд

Химические свойства кислот 1. Изменяют окраску индикатора. 2.Реагируют с металлами в ряду активности до H2 (искл. HNO3 –азотная кислота) Ме + КИСЛОТА =СОЛЬ + H2 (р. замещения) 3. С основными (амфотерными) оксидами МехОу + КИСЛОТА= СОЛЬ + Н2О (р. обмена) 4. Реагируют с основаниями – реакция нейтрализации КИСЛОТА + ОСНОВАНИЕ= СОЛЬ+ H2O (р. обмена) 5. Реагируют с солями слабых, летучих кислот - если образуется соль, выпадающая в осадок или выделяется газ: (р. обмена) Сила кислот убывает в ряду: HI > HClO4 > HBr > HCl > H2SO4 > HNO3 > HMnO4 > H2SO3 > H3PO4 > HF > HNO2 >H2CO3 > H2S > H2SiO3 . Каждая предыдущая кислота может вытеснить из соли последующую 6. Разложение кислородсодержащих кислот при нагревании (искл. H2SO4 ; H3PO4) КИСЛОТА = КИСЛОТНЫЙ ОКСИД + ВОДА (р. разложения)

15 слайд

Уравнение диссоциации сернистой кислоты. H2SО3 → H+ + HSО3 - HSО3 - ↔ H+ + SО3 2- Это кислота средний силы, существует только в водных растворах. Она дает 2 типа солей: HSО3 - SО3 2- гидросульфиты сульфиты

16 слайд

Качественная реакция на сульфиты. Взаимодействие соли с сильной кислотой, при этом выделяется газ с резким запахом Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+S02 +H2O 2NaHSO3+H2SO4=Na2SO4+2SO2 +2H2O 2HSO3-+2H+=2SO2 +2H2O

17 слайд

Окислительные свойства оксида серы (IV). 2H2S-2 + S +4O2 → 2H2O + 3S 0 S+4 +4е→ S0 Окислитель S-2 -2е→ S0 Восстановитель

18 слайд

Восстановительные свойства оксида серы (IV) 2SO2+ O2 = 2SO2 SO2 + Br2 + 2H2O = H2 SO4 + 2HBr 5 SO2 + 2KMn SO4 + 2H2O = 2H2SO4 + 2Mn SO4 + K2 SO4 S+4 - 2е→ S+6 Восстановитель

19 слайд

Применение оксида серы (IV). Большая часть оксида серы (IV) используется для производства серной кислоты. Используется также в качестве консерванта (пищевая добавка Е220). Так как этот газ убивает микроорганизмы, им окуривают овощехранилища и склады. Оксид серы (IV) используется для отбеливания соломы, шелка и шерсти, то есть материалов, которые нельзя отбеливать хлором. Применяется он также и в качестве растворителя в лабораториях. Оксид серы (IV) применяется также для получения различных солей сернистой кислоты.

20 слайд

Физиологическое действие на организм. SO2 очень токсичен. Симптомы при отравлении сернистым газом - насморк, кашель, охриплость, сильное першение в горле и своеобразный привкус. При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации - удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отек легких. При кратковременном вдыхании оказывает сильное раздражающее действие, вызывает кашель и першение в горле. Интересно, что чувствительность по отношению к SO2 весьма различна у отдельных людей, животных и растений. Так, среди растений наиболее устойчивы по отношению к сернистому газу береза и дуб, наименее - роза, сосна и ель.

21 слайд

Воздействие на атмосферу. Из-за образования в больших количествах в качестве отходов диоксид серы является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу. Наибольшую опасность представляет собой загрязнение соединениями серы, которые выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке металлов и производстве серной кислоты. Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное. Серный ангидрид образуется при постепенном окислении сернистого ангидрида кислородом воздуха с участием света. Конечным продуктом реакции является аэрозоль серной кислоты в воздухе, раствор в дождевой воде (в облаках). Выпадая с осадками, она подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей, скрыто угнетающе воздействует на здоровье человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий чаще отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Растения около таких предприятий обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты, что доказывает присутствие ее в окружающей среде в существенных количествах. Пирометаллургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭЦ ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида. Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, Европы, Китая, европейской части России и Украины. В южном полушарии содержание его значительно ниже.

22 слайд

§12 стр34 №5 составить уравнения реакций в ионном и сокращенном ионном виде. Спасибо за урок. Урок окончен.