Общая характеристика подгруппы кислорода. Сера, сероводород, оксиды серы. Производство и свойства серной кислоты

 Урок химии 22 — Общая характеристика подгруппы кислорода. Сера, сероводород, оксиды серы. Производство и свойства серной кислоты.

Подгруппу составляют элементы главной подгруппы VI группы периодической таблицы: кислород, сера, селен, теллур, полоний. На внешнем энергетическом уровне у них по шесть электронов – nS2nP4. В подгруппе сверху вниз возрастают металлические свойства и ослабляются неметаллические, полоний является радиоактивным металлом. Характерные степени окисления для этих элементов: -2, 0, +4, +6. В свободном виде в природе встречаются кислород и сера. В связанном виде – кислород в воде, сера в виде соединений: ZnS (цинковая обманка, сульфид цинка), PbS (cвинцовый блеск, сульфид свинца), FeS2 (железный колчедан, серный колчедан, пирит), СаSO4·2H2O (гипс), МgSO4·7H2O (горькая соль), Na2SO4·10H2O (глауберова соль).

Сера представляет собой, твердое хрупкое вещество желтого цвета, существующая в виде нескольких аллотропных модификаций – ромбической, моноклинной и пластической.

Получение. Самородную серу выплавляют из горных пород специальными аппаратами — автоклавами. Химическим путем получают по реакциям:

1.Разложение пирита: FeS2 → FeS + S

2.Неполное окисление сероводорода: 2Н2S + O2 → 2S +2H2O

3.Пропусканием через раствор сероводородной кислоты оксида серы (IV): 2H2S + SO2 → 3S + 2H2O.

Химические свойства.

1. Реакция с металлами:

Fe + S → FeS;  2Al + 3S → Al2S3.

2. Реакция с неметаллами:

S + 2Cl2 → SCl4 ; S + O2   → SO2.

3. Взаимодействие с  концетрированными растворами сильных кислот:

S + 2H2SO4 (конц) → 3SO2 + 2H2O;  S +6HNO3 (конц) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.

Сероводород.

Сероводород  Н2S – ядовитый бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Получают по реакции:

FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑.

Водный раствор представляет собой слабо диссоцирующую серовододную кислоту:

H2S « H+ + HS ; HS« H+ + S2- .

Сероводородная кислота является сильным восстановителем:                                                       H2S + 4Cl2 + 4H2O → 8HCl + H2SO4 ; H2S + 3H2SO4 (конц) → 4SO2 + 4H2O.

Оксид серы (IV)  и серистая кислота.

Оксид серы (IV) SO2 в лаборатории получают действием на сульфиты сильных кислот, например:

CaSO3 +2 HCl → CaCl2 + H2O + SO2

В промышленности получают обжигом сульфидов, серы или железного колчедана:

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

Оксид серы является бесцветным газом с резким запахом горячей серы, хорошо растворяющимся в воде. При этом образуется слабая сернистая кислота:

SO2 + H2O ↔ H2SO3

Оксид серы (IV) и сернистая кислота обладают всеми свойствами кислотных оксидов и кислот:

SO2 + Na2O → Na2SO3

SO2 + KOH → KHSO3  ;  KHSO3 + KOH → K2SO3 + H2O

H2SO3 + 2NaOH → Na2SO3 + 2H2O

H2SO3 + CaO → CaSO3 + H2O

Соли сернистой кислоты называются сульфитами, например, CaSO3 – сульфит кальция, Сa(HSO3)2 – гидросульфит кальция.

Оксид серы (VI) и серная кислота.

Оксид серы (VI) SO3 – бесцветная жидкость с температурой плавления 16,8оС и температурой кипения 44,8оС.

Оксид серы (VI) получают окислением SO2 под высоким давлением в присутствии катализаторов (Pt, V2O5):

2SO2 + O2 →  2SO3

Оксид серы (VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты:

SO3 + H2O → H2SO4.

Раствор оксида серы (VI) в 100% — ной серной кислоте называется олеумом.

Серная кислота H2SO4 — тяжелая бесцветная маслянистая жидкость, хорошо смешивающаяся с водой. Ее раствор в воде является сильной кислотой, она образует два ряда солей: сульфаты и гидросульфаты.

Химические свойства.

Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, с выделением водорода:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

При реакции концентрированной серной кислоты с металлами, она  как правило восстанавливается до SO2 :

Zn + 2H2SO4(конц) → ZnSO4 + SO2↑ + 2H2O

С оксидами металлов:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

С гидроксидами:

2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O

С солями:

2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl

C неметаллами:

С + 2H2SO4 → CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O

Производство контактным способом.

Серную кислоту в промышленности получают двумя способами: контактным и нитрозным. Контактный заключается в производстве SO2, окислении его в SO3 и превращении последнего в Н2SO4. SO2 получают в основном обжигом пирита. Полученный SO2 подвергают тщательной очистке. После очистки SO2 в смеси с воздухом поступает в контактный аппарат, где под действием катализатора V2O5 окисляется в SO3. SO3 затем растворяют в конц. Н2SO4, получая тем самым олеум:

S + O2 → SO2 или 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2SO2 + O2 ↔ 2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

При нитрозном способе SO2 окисляют оксидом азота (IV). Конечный продукт содержит 78% Н2SO4. Концентрированная Н2SO4 является сильным окислителем.

Это был урок химии 22 — Общая характеристика подгруппы кислорода. Сера, сероводород, оксиды серы. Производство и свойства серной кислоты.

{lang: 'ru'}

Расскажите об этой статье друзьям:

Friend me:

Вы можете оставить комментарий, к нашему сайту.

Оставить отзыв