Сера и ее соединения

Сера

Очень распространена в природе. Встречается как в самородном состоянии, так и в виде многочисленных минералов (FeS₂, As₂S₃, CaSO₄^.2H₂O, Na₂SO₄^.10H₂O и т.д.). Это кристаллическое вещество желтого цвета, не растворимое в воде, с температурой плавления 119^оС. Полиморфно, наиболее устойчивая модификация - ромбическая, которая при 90^оС переходит в моноклинную.

Химические свойства

1. Сера весьма активный неметалл. Со ртутью взаимодействует при обычной температуре; с углеродом, кислородом, галогенами при нагревании:

Hg + S = HgS;

2S + C = CS₂;

S + O₂ = SO₂;

2S + Cl₂ = S₂Cl₂

2. Легко взаимодействует с концентрированными кислотами и щелочами:

S + 6HNO_{3 конц} = 6NO₂ ↑ + H₂SO₄ + 2H₂O

3S + 6NaOH = 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O

S + 2H₂SO_{4 конц} = 3SO₂+ 2H₂O

3. Наиболее устойчивое соединение серы с водородом – сероводород H₂S.

Получение: В промышленности сероводород можно получить прямым синтезом из простых веществ, пропуская водород над расплавленной серой.

В лаборатории по реакции обмена, например, FeS+2HCl= FeCl₂ + H₂S↑

Физические свойства: Сероводород – газ с запахом тухлых яиц, очень ядовит. В водном растворе сероводород ведет себя как слабая двухосновная кислота (сероводородная кислота). Соли этой кислоты (сульфиды) окрашены в характерные цвета: ZnS – белый, CdS – желтый, MnS – розоватый, PbS – черный.

4. Сероводород – сильный восстановитель, может терять от 2 до 8 электронов. Если его партнером по взаимодействию является сильный окислитель, то H₂S окисляется до серной кислоты, если слабый - окисляется до элементарной серы:

2H₂S +O_{2 (недостаток)} =2S+ 2H₂O

2H₂S +3O_{2( избыток)} = 2SO₂+ 2H₂O

2H₂S + SO₂ = 3S+ 2H₂O

H₂S + 8HNO₃ = H₂SO₄ + 8NO₂ 4H₂O

2H₂S + H₂SO₃ = 3S+ 3H₂O

2FeCl₃ + H₂S = 2FeCl₂ + S + 2HCl

4Cl₂ + H₂S + 4H₂O = H₂SO₄ + 8HCl

H₂S слабая кислота, но проявляет все свойства кислот, образует два типа солей сульфиды (S^2-) и гидросульфиды (HS^-).

Написать взаимодействие сероводородной кислоты с кальцием, оксидом кальция, гидроксидом натрия ( с образованием сульфида и гидросульфида натрия), сульфатом меди, хлоридом меди.

Качественная реакция на S^2- является их взаимодействие с катионом Pb²⁺

Образуется черный осадок PbS

Оксиды серы

Оксид серы (IV) – сернистый газ

Ф.свойства – бесцветный газ с резким запахом, ядовит. Тяжелее воздуха в 2 раза. Хорошо растворим в воде.

Х. свойства. Реакционное способное вещество, участвует в реакция ОВР и обмена. В ОВР проявляет двойственность, может быть окислителем, либо восстановителем.

Окислитель:

2H₂S + SO₂ = 3S+ 2H₂O

SO₂ + СО = СО₂ + S (усл: выс.температура, катал.)

Восстановитель:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃ (усл. Температура, катал. V₂O₅)

Реакция обратимая экзотермическая, одна из стадий получения серной кислоты.

SO₂ + Br₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HBr

Характерны реакции присоединения проявляет кислотные свойства, написать уравнения реакции SO₂ с:

- гидроксидом калия;

- оксидом кальция;

- водой

Получение

5. Оксид серы (IV) SO₂ получают при обжиге сульфидов:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

По реакции обмена: Na₂SO₃ + 2H₂SO₄ = 2NaНSO₄ + SO₂+ H₂O

Сернистая кислота. Сульфиты

При взаимодействии SO₂ с водой образуется неустойчивая сернистая кислота H₂SO₃ (существует только в водных растворах). Сама кислота и ее соли сульфиты хорошие восстановители:

5Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5Na₂SO₄ +2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

H₂SO₃ + I₂ + H₂O = 2HI + H₂SO₄ (либо сульфит натрия)

Na₂SO₃ + 0,5O₂ = Na₂SO₄

Окислительные свойства: 2H₂S + H₂SO₃ = 3S+ 3H₂O

Оксид серы (VI). Серная кислота. Сульфаты.

SO₃ – легко летучая жидкость получается из SO₂ окислением в присутствии катализатора (платины или оксида ванадия (V)). Основным потребителем SO₃ являются сернокислотные заводы. Является сильным окислителем, проявляет типичные свойства кислотного оксида.

При взаимодействии SO₃ с водой образуется серная кислота. Получившуюся серную кислоту насыщают SO₃ и соединение H₂SO₄^.xSO₃ носит название "олеум". Разбавляя олеум водой до 98% получают товарную H₂SO₄ – тяжелая маслообразная жидкость б/цвета и запаха, плотность – 1,85 г/см³. При разбавлении кон. серной кислоты в воде, добавляют кислоту в воду!!!!!!

6. Концентрированная серная кислота при взаимодействии с металлами образует SO₂, S, H₂S (в зависимости от активности металла и степени концентрации кислоты) окислителем является S⁺⁶ :

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

4Mg + 5H₂SO₄ = 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O

Некоторые металлы (Al, Cr, Fe) холодной концентрированной серной кислотой пассивируются.

7. При взаимодействии неметаллов с концентрированной H₂SO₄ образуются кислоты (как правило высшие), в состав которых входит данный неметалл:

J₂ + 5H₂SO₄ = 2HJO₃ + 5SO₂ + 4H₂O

C + 2H₂SO₄ = CO₂ + 2H₂O + 2SO₂

Взаимодействие со сложными веществами восстановителями:

H₂SO₄ + HI = I₂ ↓ + H₂S↑ + H₂O

H₂SO₄ + H₂S = S + H₂O

H₂SO₄ + HBr = SO₂ + Br₂ + H₂O

разобрать 3 уравнения как ОВР, расставить. коэффициенты. определить о-ль и в-ль

В последнем примере образуется угольная кислота, которая разлагается на CO₂ и H₂O.

Кон. серная кислота хорошее водоотнимающее средство, обугливает органические вещества: сахар, древесину, целлюлозу.

С₁₂Н₂₂О₁₂ + 2H₂SO₄ = 11С + 2SO₂ + CO₂ + 13H₂O

8. Соли серной кислоты (сульфаты и гидросульфаты) довольно устойчивы, но могут разлагаться при интенсивном нагревании:

2CuSO₄ = 2CuO + 2SO₂ + O₂

Качественной реакцией на сульфат-ион, является катион- бария.

Для разбавленной серной кислоты характерны типичные свойства кислот. Написать возможные уравнения реакций с разбавленной серной кислотой с:

- оксидом меди;

- гидроксидом железа (III);

- хлоридом бария;

- силикатом натрия;

- гидроксидом натрия;

- алюминием, цинком, медью, свинцом;

- карбонатом магния.

Разобрать уравнения в свете ТЭД и где нужно ОВР.

Осуществите следующие превращения

FeS→H₂S→S→SO₂→NaHSO₃→BaSO₃→BaSO₄

H₂SO₄→SO₂→SO₃→H₂SO₄→MgSO₄→BaSO₄

S→ H₂SO₄→ H₂S→ S→ FeS→ H₂S→ZnS

Выполните тест

Тема «Сера и её соединения.»

Часть 1

При выполнении заданий этой части выберите номер правильного ответа из предложенных четырех вариантов.

Задание 1.

Количество энергетических уровней и внешних электронов в атоме серы равно соответственно

1)

2, 6

2)

3, 4

3)

2, 4

4)

3, 6

Задание 2.

Низшую валентность сера проявляет в соединении

1)

SO2

2)

H2S

3)

H2SO4

4)

SO3

Задание 3.

Высшую валентность сера проявляет в соединении

1)

Na2SO4

2)

K2SO3

3)

SO2

4)

Al2S3

Задание 4.

Различные значения валентности сера проявляет в соединениях

1)	FeS и H2S
2)	H2SO4 и BaSO4
3)	SO2 и Na2SO3
4)	SO3 и K2SO3

Задание 5.

Окислительные свойства сера проявляет при взаимодействии с

1)

цинком

2)

кислородом

3)

бромом

4)

хлором

Задание 6.

Восстановительные свойства сера проявляет при взаимодействии с

1)

водородом

2)

натрием

3)

кислородом

4)

алюминием

Задание7 .

Оксид серы (IV) взаимодействует с каждым из веществ

1)	соляной кислотой и цинком
2)	водой и кислородом
3)	магнием и азотом
4)	оксидом меди (II) и водородом

Задание 8.

Оксид серы (VI) взаимодействует с каждым из веществ

1)	водой и гидроксидом кальция
2)	кислородом и соляной кислотой
3)	медью и хлором
4)	азотом и водородом

Задание 9.

Раствор серной кислоты взаимодействует с металлом

1)

Hg

2)

Cu

3)

Fe

4)

Ag

Задание 10.

Раствор серной кислоты взаимодействует с каждым из веществ

1)	медью и гидроксидом натрия
2)	оксидом магния и водородом
3)	хлоридом натрия и кислородом
4)	цинком и карбонатом натрия

Задание 11.

Концентрированная серная кислота не реагирует на холоду с

1)

медью

2)

железом

3)

ртутью

4)

серебром

Задание 12.

Реактивом на сульфат натрия может служить раствор

1)

AgNO3

2)

Ca(OH)2

3)

HCl

4)

Ba(NO3)2

Задание 13.

Доказать качественный состав серной кислоты можно с помощью растворов

1)	фенолфталеина и нитрата серебра
2)	лакмуса и хлорида бария
3)	гидроксида натрия и карбоната калия
4)	хлорида кальция и азотной кислоты

Задание 14.

Сырьем для производства серной кислоты является

1)	Na2SO4
2)	K2SO3
3)	FeS2
4)	Na2S

Часть 2

В заданиях 15 – 17 на установление соответствия запишите в таблицу цифры выбранных вами ответов. Цифры в ответах могут повторяться.

Задание 15.

Установите соответствие между формулой частицы и её электронным строением.

	ФОРМУЛА ЧАСТИЦЫ		ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ
А)	S+4	1)	1s22s22p4
Б)	S0	2)	1s22s22p63s23p4
В)	S2–	3)	1s22s22p6
Г)	S+6	4)	1s22s22p63s2
		5)	1s22s22p63s1
		6)	1s22s22p63s23p6

А	Б	В	Г

Задание 16.

Установите соответствие между уравнением реакции и веществом, являющимся восстановителем в каждом из них.

	УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ		ВОССТАНОВИТЕЛЬ
А)	H2SO4 + Zn= ZnSO4 + H2	1)	SO2
Б)	2SO2 + O2 = 2SO3	2)	S
В)	Zn+ S = ZnS	3)	Zn
Г)	H2S + Br2 = S + 2HBr	4)	H2SO4
		5)	H2S
		6)	Br2

А	Б	В	Г

Задание 17.

Установите соответствие между аппаратами, используемыми при производстве серной кислоты, и процессами в них осуществляемыми.

	АППАРАТЫ		ПРОЦЕССЫ
А)	печь для обжига	1)	очистка оксида серы (IV) от механических примесей
Б)	циклон	2)	взаимодействие пирита с кислородом
В)	контактная башня	3)	взаимодействие оксида серы (VI) с водой
Г)	поглотительная башня	4)	окисление оксида серы (IV) кислородом

А	Б	В	Г

Ответом к заданиям18 – 20 является последовательность трех цифр. Запишите выбранные три цифры в порядке возрастания в текст работы без пробелов и других символов.

Задание 18.

Оксид серы (IV) взаимодействует с веществами:

1)	кислородом
2)	водородом
3)	азотом
4)	водой
5)	гидроксидом калия
6)	серебром

Ответ:

Задание 19.

Оксид серы (VI) взаимодействует с веществами:

1)	хлоридом натрия (р-р)
2)	водой
3)	кислородом
4)	гидроксидом кальция (р-р)
5)	азотной кислотой (р-р)
6)	оксидом кальция

Задание 20.

Раствор серной кислоты взаимодействует с веществами:

1)	кислородом
2)	нитратом бария
3)	гидроксидом меди (II)
4)	оксидом цинка
5)	ртутью
6)	оксидом азота (V)

Ответом к заданиям 21 – 22 является число. Запишите это число в текст работы без указания единиц измерения.

Задание 21.

Объем (н.у.)водорода, выделившегося при взаимодействии 280 г железа с избытком раствора серной кислоты, равен ________ л.

Ответ:

Задание 22.

Масса осадка, образовавшегося в результате взаимодействия раствора, содержащего 10,40 г хлорида бария, с избытком раствора серной кислоты, равна ________ г.

Часть 3

Запишите подробно и последовательно выполнение задания. Записи ведите четко и понятно.

Задание 23.

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции:

Cu + H₂SO₄ → … + … + H₂O

Определите окислитель и восстановитель.

Задание 24.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения

H₂S → X₁ → SO₃ → X₂ → NaHSO₄ → Na₂SO₄

Задание 25.

Вычислить массу сульфата натрия, образовавшегося при добавлении 65,3 г 15%-ного раствора серной кислоты к избытку раствора гидроксида натрия.

ЕГЭ:

1. Серу спла­ви­ли с же­ле­зом. Про­дукт ре­ак­ции рас­тво­ри­ли в вод­ном рас­тво­ре хло­ро­во­до­ро­да. Вы­де­лив­ший­ся при этом газ со­жгли в из­быт­ке кис­ло­ро­да. Про­дук­ты го­ре­ния по­гло­ти­ли вод­ным рас­тво­ром суль­фа­та же­ле­за(III).

2. При сжи­га­нии на воз­ду­хе про­сто­го ве­ще­ства жёлтого цвета об­ра­зу­ет­ся газ с рез­ким за­па­хом. Этот газ вы­де­ля­ет­ся также при об­жи­ге не­ко­то­ро­го ми­не­ра­ла, со­дер­жа­ще­го же­ле­зо, на воз­ду­хе. При дей­ствии раз­бав­лен­ной сер­ной кис­ло­ты на ве­ще­ство, со­сто­я­щее из тех же эле­мен­тов, что и ми­не­рал, но в дру­гом со­от­но­ше­нии, вы­де­ля­ет­ся газ с ха­рак­тер­ным за­па­хом тух­лых яиц. При вза­и­мо­дей­ствии вы­де­лив­ших­ся газов друг с дру­гом об­ра­зу­ет­ся ис­ход­ное про­стое ве­ще­ство. На­пи­ши­те урав­не­ния опи­сан­ных ре­ак­ций.

3. Даны че­ты­ре ве­ще­ства: оксид серы (VI), вода, кон­цен­три­ро­ван­ная сер­ная кис­ло­та и иодид калия. На­пи­ши­те урав­не­ния четырёх воз­мож­ных ре­ак­ций между всеми пред­ло­жен­ны­ми ве­ще­ства­ми, не по­вто­ряя пары ре­а­ген­тов.

4. Даны вод­ные рас­тво­ры: суль­фи­да на­трия, се­ро­во­до­ро­да, хло­ри­да алю­ми­ния и хлора. На­пи­ши­те урав­не­ния четырёх воз­мож­ных ре­ак­ций между всеми пред­ло­жен­ны­ми ве­ще­ства­ми, не по­вто­ряя пары ре­а­ген­тов.

5. Не­ко­то­рое ко­ли­че­ство суль­фи­да цинка раз­де­ли­ли на две части. Одну из них об­ра­бо­та­ли со­ля­ной кис­ло­той, а дру­гую под­верг­ли об­жи­гу на воз­ду­хе. При вза­и­мо­дей­ствии вы­де­лив­ших­ся газов об­ра­зо­ва­лось про­стое ве­ще­ство. Это ве­ще­ство на­гре­ли с кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­той, причём вы­де­лил­ся бурый газ. На­пи­ши­те урав­не­ния четырёх опи­сан­ных ре­ак­ций.

6. Газ, по­лу­чен­ный при рас­тво­ре­нии суль­фи­да же­ле­за(II) в раз­бав­лен­ной сер­ной кис­ло­те, раз­де­ли­ли на две части. Одну рас­тво­ри­ли в воде, а дру­гую про­пу­сти­ли через рас­твор нит­ра­та свин­ца. Вы­пав­ший оса­док от­филь­тро­ва­ли и со­жгли в кис­ло­ро­де. Об­ра­зо­вав­ший­ся при этом газ про­пу­сти­ли через рас­твор, по­лу­чен­ный из пер­вой пор­ции ис­ход­но­го газа, в ре­зуль­та­те рас­твор по­мут­нел. На­пи­ши­те урав­не­ния четырёх опи­сан­ных ре­ак­ций.

7. При вза­и­мо­дей­ствии ок­си­да серы(VI) с водой по­лу­чи­ли кис­ло­ту. При об­ра­бот­ке по­рош­ко­об­раз­но­го иоди­да калия кон­цен­три­ро­ван­ным рас­тво­ром этой кис­ло­ты об­ра­зо­ва­лись серые кри­стал­лы про­сто­го ве­ще­ства. Это ве­ще­ство про­ре­а­ги­ро­ва­ло с алю­ми­ни­ем. По­лу­чен­ную соль рас­тво­ри­ли в воде и сме­ша­ли с рас­тво­ром кар­бо­на­та на­трия, в ре­зуль­та­те чего об­ра­зо­вал­ся оса­док и вы­де­лил­ся газ.