Gewinnung von Schwefelwasserstoff. Herstellung von Schwefeldioxid durch Verbrennung von Schwefel, Schwefelwasserstoff und anderen Arten von Rohstoffen Schwefelwasserstoff Schwefeldioxid

Almurzinova Zavrish Bisembaevna , Lehrer für Biologie und Chemie MBOU „State Farm Basic Secondary School des Adamovsky District, Region Orenburg“.

Fach - Chemie, Klasse - 9.

Bildungskomplex: „Anorganische Chemie“, Autoren: G.E. Rudzitis, F.G. Feldman, Moskau, „Aufklärung“, 2014.

Ausbildungsniveau – Grundkenntnisse.

Thema : "Schwefelwasserstoff. Sulfide. Schwefeldioxid. Schwefelige Säure und ihre Salze. Anzahl der Stunden zum Thema – 1.

Lektion Nr. 4 im Unterrichtssystem zum Thema« Sauerstoff und Schwefel ».

Ziel : Basierend auf Kenntnissen über die Struktur von Schwefelwasserstoff und Schwefeloxiden, deren Eigenschaften und Produktion berücksichtigen und den Schülern Methoden zur Erkennung von Sulfiden und Sulfiten vorstellen.

Aufgaben:

1. Pädagogisch – Untersuchung der Strukturmerkmale und Eigenschaften von Schwefelverbindungen (II) Und(IV); Machen Sie sich mit qualitativen Reaktionen auf Sulfid- und Sulfitionen vertraut.

2. Entwicklung – die Fähigkeiten der Schüler entwickeln, Experimente durchzuführen, Ergebnisse zu beobachten, zu analysieren und Schlussfolgerungen zu ziehen.

3. Pädagogisch – Entwicklung des Interesses an dem, was untersucht wird, und Vermittlung von Fähigkeiten im Umgang mit der Natur.

Geplante Ergebnisse : die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Schwefelwasserstoff, Schwefelwasserstoffsäure und seinen Salzen beschreiben können; kennen Methoden zur Herstellung von Schwefeldioxid und schwefeliger Säure, erklären die Eigenschaften von Schwefelverbindungen(II) und (IV) basieren auf Vorstellungen über Redoxprozesse; eine Vorstellung von der Wirkung von Schwefeldioxid auf das Auftreten von saurem Regen haben.

Ausrüstung : Auf dem Demonstrationstisch: Schwefel, Natriumsulfid, Eisensulfid, Lackmuslösung, Schwefelsäurelösung, Bleinitratlösung, Chlor in einem mit einem Stopfen verschlossenen Zylinder, ein Gerät zur Herstellung von Schwefelwasserstoff und zur Prüfung seiner Eigenschaften, Schwefeloxid (VI), Sauerstoffgasmessgerät, 500 ml Glas, Löffel für brennende Substanzen.

Während des Unterrichts :

Zeit organisieren .

Wir führen ein Gespräch über die Wiederholung der Eigenschaften von Schwefel:

1) Was erklärt das Vorhandensein mehrerer allotroper Schwefelmodifikationen?

2) Was passiert mit den Molekülen: A) wenn dampfförmiger Schwefel abgekühlt wird. B) bei der Langzeitlagerung von plastischem Schwefel, c) wenn aus einer Lösung von Schwefel in organischen Lösungsmitteln, beispielsweise in Toluol, Kristalle ausfallen?

3) Worauf basiert die Flotationsmethode zur Reinigung von Schwefel von Verunreinigungen, beispielsweise aus Flusssand?

Wir rufen zwei Studenten auf: 1) Zeichnen Sie Diagramme von Molekülen verschiedener allotroper Schwefelmodifikationen und sprechen Sie über ihre physikalischen Eigenschaften. 2) Reaktionsgleichungen zusammenstellen, die die Eigenschaften von Sauerstoff charakterisieren, und sie unter dem Gesichtspunkt der Oxidations-Reduktion betrachten.

Der Rest der Studierenden löst das Problem: Wie groß ist die Masse an Zinksulfid, die bei der Reaktion einer Zinkverbindung mit Schwefel entsteht, bezogen auf eine Substanzmenge von 2,5 Mol?

Gemeinsam mit den Schülern formulieren wir das Unterrichtsziel : Machen Sie sich mit den Eigenschaften von Schwefelverbindungen mit den Oxidationsstufen -2 und +4 vertraut.

Neues Thema : Die Schüler benennen die ihnen bekannten Verbindungen, in denen Schwefel diese Oxidationsstufen aufweist. Chemische, elektronische und Strukturformeln von Schwefelwasserstoff und Schwefeloxid (IV), schweflige Säure.

Wie kommt man zu Schwefelwasserstoff? Die Studierenden schreiben die Gleichung für die Reaktion von Schwefel mit Wasserstoff auf und erklären sie unter dem Gesichtspunkt der Oxidations-Reduktion. Dann wird eine andere Methode zur Herstellung von Schwefelwasserstoff in Betracht gezogen: die Austauschreaktion von Säuren mit Metallsulfiden. Vergleichen wir diese Methode mit Methoden zur Herstellung von Halogenwasserstoffen. Wir stellen fest, dass sich der Grad der Schwefeloxidation bei Austauschreaktionen nicht ändert.

Welche Eigenschaften hat Schwefelwasserstoff? Im Gespräch erfahren wir die physikalischen Eigenschaften und notieren die physiologische Wirkung. Wir ermitteln die chemischen Eigenschaften, indem wir mit der Verbrennung von Schwefelwasserstoff in Luft unter verschiedenen Bedingungen experimentieren. Was kann als Reaktionsprodukt entstehen? Wir betrachten Reaktionen unter dem Gesichtspunkt der Oxidations-Reduktion:

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

2H 2 S+O 2 =2H 2 O+2S

Wir machen die Studierenden darauf aufmerksam, dass bei vollständiger Verbrennung eine vollständigere Oxidation stattfindet (S -2 - 6 e - = S +4 ) als im zweiten Fall (S -2 - 2 e - = S 0 ).

Wir besprechen, wie der Prozess abläuft, wenn Chlor als Oxidationsmittel verwendet wird. Wir demonstrieren die Erfahrung des Mischens von Gasen in zwei Zylindern, deren Oberseite mit Chlor und die Unterseite mit Schwefelwasserstoff vorgefüllt ist. Chlor verfärbt sich und es entsteht Chlorwasserstoff. Schwefel setzt sich an den Wänden des Zylinders ab. Danach betrachten wir das Wesen der Zersetzungsreaktion von Schwefelwasserstoff und führen die Schüler zu Schlussfolgerungen über die saure Natur von Schwefelwasserstoff, die sie durch Erfahrungen mit Lackmus bestätigen. Dann führen wir eine qualitative Reaktion auf das Sulfidion durch und stellen die Reaktionsgleichung auf:

N / A 2 S+Pb(NR 3 ) 2 =2NaNO 3 +PbS ↓

Gemeinsam mit den Studierenden formulieren wir die Schlussfolgerung: Schwefelwasserstoff ist nur ein Reduktionsmittel bei Redoxreaktionen, es ist von Natur aus sauer und seine Lösung in Wasser ist eine Säure.

S 0 →S -2 ; S -2 →S 0 ; S 0 →S +4 ; S -2 →S +4 ; S 0 →H 2 S -2 → S +4 UM 2.

Wir führen die Schüler zu dem Schluss, dass es einen genetischen Zusammenhang zwischen Schwefelverbindungen gibt, und beginnen ein Gespräch über die VerbindungenS +4 . Wir demonstrieren Experimente: 1) Gewinnung von Schwefeloxid (IV), 2) Verfärbung der Fuchsinlösung, 3) Auflösung von Schwefeloxid (IV) in Wasser, 4) Säurenachweis. Wir stellen Reaktionsgleichungen für die durchgeführten Experimente auf und analysieren das Wesen der Reaktionen:

2SUM 2 + UM 2 =2 SUM 3 ; SUM 2 +2H 2 S=3S+2H 2 UM.

Schwefelige Säure ist eine instabile Verbindung und zerfällt leicht in Schwefeloxid (IV) und Wasser, daher kommt es nur in wässrigen Lösungen vor. Diese Säure ist mittelstark. Es bildet zwei Salzreihen: Die mittleren sind Sulfite (SUM 3 -2 ), sauer – Hydrosulfite (H.S.UM 3 -1 ).

Wir weisen Erfahrung nach: qualitative Bestimmung von Sulfiten, Wechselwirkung von Sulfiten mit einer starken Säure, die Gas freisetztSUM 2 stechender Geruch:

ZU 2 SUM 3 + N 2 SUM 4 → K 2 SUM 4 + N 2 O +SUM 2

Konsolidierung. Arbeiten Sie an zwei Optionen zur Erstellung von Anwendungsschemata: 1 Option für Schwefelwasserstoff, die zweite Option für Schwefeloxid (IV)

Betrachtung . Fassen wir die Arbeit zusammen:

Über welche Zusammenhänge haben wir heute gesprochen?

Welche Eigenschaften weisen Schwefelverbindungen auf?II) Und (IV).

Nennen Sie die Anwendungsgebiete dieser Verbindungen

VII. Hausaufgaben: §11,12, Übungen 3-5 (S.34)

, , 21 , , ,
, 25-26 , 27-28 , , 30, , , , , , , , , , , , /2003;
, , , , , , , , , , , , , /2004

§ 8.1. Redoxreaktionen

LABORFORSCHUNG
(Fortsetzung)

2. Ozon ist ein Oxidationsmittel.

Ozon ist der wichtigste Stoff für Natur und Mensch.

Ozon erzeugt eine Ozonosphäre um die Erde in einer Höhe von 10 bis 50 km mit einem maximalen Ozongehalt in einer Höhe von 20–25 km. Da sich Ozon in den oberen Schichten der Atmosphäre befindet, verhindert es, dass die meisten ultravioletten Strahlen der Sonne, die sich schädlich auf Menschen, Tiere und Pflanzen auswirken, die Erdoberfläche erreichen. In den letzten Jahren wurden Bereiche der Ozonosphäre mit stark reduziertem Ozongehalt, die sogenannten Ozonlöcher, entdeckt. Es ist nicht bekannt, ob sich bereits früher Ozonlöcher gebildet haben. Auch die Gründe für ihr Auftreten sind unklar. Es wird angenommen, dass chlorhaltige Freone aus Kühlschränken und Parfümdosen unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlung der Sonne Chloratome freisetzen, die mit Ozon reagieren und dadurch dessen Konzentration in den oberen Schichten der Atmosphäre verringern. Wissenschaftler sind äußerst besorgt über die Gefahr von Ozonlöchern in der Atmosphäre.
In den unteren Schichten der Atmosphäre entsteht Ozon durch eine Reihe aufeinanderfolgender Reaktionen zwischen Luftsauerstoff und Stickoxiden, die von schlecht eingestellten Automotoren und Entladungen aus Hochspannungsleitungen ausgestoßen werden. Ozon ist sehr schädlich für die Atmung – es zerstört das Gewebe der Bronchien und der Lunge. Ozon ist extrem giftig (stärker als Kohlenmonoxid). Die maximal zulässige Konzentration in der Luft beträgt 10–5 %.
Somit hat Ozon in den oberen und unteren Schichten der Atmosphäre gegensätzliche Auswirkungen auf Mensch und Tierwelt.
Ozon wird zusammen mit Chlor zur Wasseraufbereitung verwendet, um organische Verunreinigungen abzubauen und Bakterien abzutöten. Allerdings haben sowohl die Chlorierung als auch die Ozonierung von Wasser ihre Vor- und Nachteile. Bei der Chlorierung von Wasser werden Bakterien fast vollständig zerstört, es entstehen jedoch gesundheitsschädliche organische Stoffe krebserregender Natur (Förderung der Krebsentstehung) – Dioxine und ähnliche Verbindungen. Bei der Ozonisierung von Wasser entstehen solche Stoffe nicht, Ozon tötet jedoch nicht alle Bakterien ab, und nach einiger Zeit vermehren sich die verbleibenden lebenden Bakterien reichlich, absorbieren die Überreste abgetöteter Bakterien, und das Wasser wird noch stärker mit Bakterienflora verunreinigt. Daher ist die Ozonung von Trinkwasser am besten dann anzuwenden, wenn es schnell verbraucht wird. Die Ozonung von Wasser in Schwimmbädern ist sehr effektiv, wenn das Wasser kontinuierlich durch den Ozonisator zirkuliert. Ozon wird auch zur Luftreinigung eingesetzt. Es gehört zu den umweltfreundlichen Oxidationsmitteln, die bei ihrer Zersetzung keine schädlichen Produkte hinterlassen.
Ozon oxidiert fast alle Metalle außer Gold und Metallen der Platingruppe.

Chemische Methoden zur Herstellung von Ozon sind unwirksam oder zu gefährlich. Daher empfehlen wir Ihnen, Ozon gemischt mit Luft in einem Ozonisator (die Wirkung einer schwachen elektrischen Entladung auf Sauerstoff) zu erhalten, der im Physiklabor der Schule erhältlich ist.

Ozon wird am häufigsten durch Einwirkung auf gasförmigen Sauerstoff mit einer leisen elektrischen Entladung (ohne Glühen oder Funken) gewonnen, die zwischen den Wänden der inneren und äußeren Gefäße des Ozonisators auftritt. Der einfachste Ozonisator lässt sich ganz einfach aus Glasröhrchen mit Stopfen herstellen. Wie das geht, erfahren Sie anhand von Abb. 8.4. Die innere Elektrode ist ein Metallstab (langer Nagel), die äußere Elektrode ist eine Drahtspirale. Luft kann mit einer Aquarium-Luftpumpe oder einem Gummiball aus einer Sprühflasche ausgeblasen werden. In Abb. 8.4 Die Innenelektrode befindet sich in einem Glasrohr ( Warum denken Sie?), aber Sie können einen Ozonisator auch ohne zusammenbauen. Gummistopfen werden durch Ozon schnell korrodiert.

Es ist praktisch, Hochspannung von der Induktionsspule der Zündanlage des Fahrzeugs zu erhalten, indem die Verbindung zu einer Niederspannungsquelle (Batterie oder 12-V-Gleichrichter) ständig geöffnet wird.
Die Ozonausbeute beträgt mehrere Prozent.

Ozon kann qualitativ mit einer Stärkelösung von Kaliumiodid nachgewiesen werden. Ein Streifen Filterpapier kann in dieser Lösung getränkt werden, oder die Lösung kann zu ozonisiertem Wasser gegeben werden und Luft mit Ozon kann in einem Reagenzglas durch die Lösung geleitet werden. Sauerstoff reagiert nicht mit Jodidionen.
Reaktionsgleichung:

2I – + O 3 + H 2 O = I 2 + O 2 + 2OH – .

Schreiben Sie die Gleichungen für die Reaktionen von Elektronengewinn und -verlust.
Bringen Sie einen mit dieser Lösung befeuchteten Streifen Filterpapier zum Ozonisator. (Warum sollte eine Kaliumjodidlösung Stärke enthalten?) Wasserstoffperoxid stört die Ozonbestimmung mit dieser Methode. (Warum?).
Berechnen Sie die EMF der Reaktion anhand der Elektrodenpotentiale:

3. Reduzierende Eigenschaften von Schwefelwasserstoff und Sulfidionen.

Schwefelwasserstoff ist ein farbloses Gas mit dem Geruch fauler Eier (einige Proteine enthalten Schwefel).
Um Experimente mit Schwefelwasserstoff durchzuführen, können Sie gasförmigen Schwefelwasserstoff verwenden, ihn durch eine Lösung mit der untersuchten Substanz leiten oder den zu untersuchenden Lösungen vorbereitetes Schwefelwasserstoffwasser hinzufügen (dies ist bequemer). Viele Reaktionen können mit einer Lösung von Natriumsulfid durchgeführt werden (Reaktionen mit dem Sulfidion S 2–).
Arbeiten Sie mit Schwefelwasserstoff nur unter Zugluft! Gemische aus Schwefelwasserstoff und Luft brennen explosionsartig.

Schwefelwasserstoff wird üblicherweise in einer Kipp-Apparatur durch Reaktion von 25 %iger Schwefelsäure (1:4 verdünnt) oder 20 %iger Salzsäure (1:1 verdünnt) auf Eisensulfid in Form von 1–2 cm großen Stücken hergestellt. Reaktionsgleichung:

FeS (cr.) + 2H + = Fe 2+ + H 2 S (g.).

Kleine Mengen Schwefelwasserstoff können gewonnen werden, indem man kristallines Natriumsulfid in einen verschlossenen Kolben gibt, durch den ein Tropftrichter mit Hahn und Auslassrohr geführt wird. Gießen Sie langsam 5–10 %ige Salzsäure aus dem Trichter (Warum nicht Schwefel?) Dabei wird der Kolben ständig durch Schütteln geschüttelt, um eine lokale Ansammlung nicht umgesetzter Säure zu vermeiden. Geschieht dies nicht, kann es durch eine unerwartete Vermischung der Komponenten zu einer heftigen Reaktion, dem Herausschleudern des Stopfens und der Zerstörung des Kolbens kommen.
Ein gleichmäßiger Fluss von Schwefelwasserstoff wird durch Erhitzen wasserstoffreicher organischer Verbindungen wie Paraffin mit Schwefel (1 Teil Paraffin auf 1 Teil Schwefel, 300 °C) erhalten.
Um Schwefelwasserstoffwasser zu erhalten, wird Schwefelwasserstoff durch destilliertes (oder abgekochtes) Wasser geleitet. Etwa drei Volumina Schwefelwasserstoffgas lösen sich in einem Volumen Wasser. Wenn Schwefelwasserstoffwasser an der Luft steht, wird es allmählich trüb. (Warum?).
Schwefelwasserstoff ist ein starkes Reduktionsmittel: Es reduziert Halogene zu Halogenwasserstoffen und Schwefelsäure zu Schwefeldioxid und Schwefel.
Schwefelwasserstoff ist giftig. Die maximal zulässige Konzentration in der Luft beträgt 0,01 mg/l. Bereits in geringen Konzentrationen reizt Schwefelwasserstoff die Augen und Atemwege und verursacht Kopfschmerzen. Konzentrationen über 0,5 mg/l sind lebensgefährlich. Bei höheren Konzentrationen wird das Nervensystem beeinträchtigt. Das Einatmen von Schwefelwasserstoff kann zu Herz- und Atemstillstand führen. Manchmal sammelt sich Schwefelwasserstoff in Höhlen und Abwasserbrunnen an, und eine dort eingeschlossene Person verliert sofort das Bewusstsein und stirbt.
Gleichzeitig haben Schwefelwasserstoffbäder eine heilende Wirkung auf den menschlichen Körper.

3a. Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Wasserstoffperoxid.

Untersuchen Sie die Wirkung von Wasserstoffperoxidlösung auf Schwefelwasserstoffwasser oder Natriumsulfidlösung.
Stellen Sie basierend auf den Ergebnissen der Experimente Reaktionsgleichungen auf. Berechnen Sie die EMF der Reaktion und ziehen Sie eine Schlussfolgerung über die Möglichkeit ihres Verlaufs.

3b. Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Schwefelsäure.

Konzentrierte Schwefelsäure tropfenweise mit 2–3 ml Schwefelwasserstoffwasser (oder Natriumsulfidlösung) in ein Reagenzglas gießen. (sorgfältig!) bis eine Trübung auftritt. Was ist dieser Stoff? Welche anderen Produkte könnten bei dieser Reaktion entstehen?
Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen. Berechnen Sie die EMF der Reaktion anhand der Elektrodenpotentiale:

4. Schwefeldioxid und Sulfition.

Schwefeldioxid, Schwefeldioxid, ist der wichtigste Luftschadstoff, der von Automotoren bei der Verwendung von schlecht gereinigtem Benzin und von Öfen, in denen schwefelhaltige Kohlen, Torf oder Heizöl verbrannt werden, ausgestoßen wird. Durch die Verbrennung von Kohle und Öl gelangen jedes Jahr Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Atmosphäre.
Schwefeldioxid kommt natürlicherweise in vulkanischen Gasen vor. Schwefeldioxid wird durch Luftsauerstoff zu Schwefeltrioxid oxidiert, das durch Aufnahme von Wasser (Dampf) in Schwefelsäure umgewandelt wird. Fallender saurer Regen zerstört Betonteile von Gebäuden, Baudenkmälern und aus Stein gemeißelten Skulpturen. Saurer Regen verlangsamt das Wachstum von Pflanzen und führt sogar zu deren Tod und tötet lebende Organismen in Gewässern. Solche Regenfälle spülen schwer wasserlösliche Phosphordünger aus Ackerflächen aus, die bei Freisetzung in Gewässer zu einer schnellen Algenvermehrung und einer raschen Überschwemmung von Teichen und Flüssen führen.
Schwefeldioxid ist ein farbloses Gas mit stechendem Geruch. Schwefeldioxid sollte unter Zugluft gewonnen und verarbeitet werden.

Schwefeldioxid kann gewonnen werden, indem man 5–10 g Natriumsulfit in einen mit einem Stopfen verschlossenen Kolben mit Auslaufrohr und Tropftrichter gibt. Aus einem Tropftrichter mit 10 ml konzentrierter Schwefelsäure (extreme Vorsicht!) Gießen Sie es tropfenweise auf die Natriumsulfitkristalle. Anstelle von kristallinem Natriumsulfit können Sie auch dessen gesättigte Lösung verwenden.
Schwefeldioxid kann auch durch die Reaktion zwischen Kupfermetall und Schwefelsäure entstehen. In einen Rundkolben, der mit einem Stopfen mit Gasauslassrohr und einem Tropftrichter ausgestattet ist, Kupferspäne oder Drahtstücke geben und etwas Schwefelsäure aus dem Tropftrichter gießen (pro 10 g werden etwa 6 ml konzentrierte Schwefelsäure entnommen). aus Kupfer). Um die Reaktion zu starten, erwärmen Sie den Kolben leicht. Anschließend die Säure tropfenweise hinzufügen. Schreiben Sie die Gleichungen für die Aufnahme und Abgabe von Elektronen und die Gesamtgleichung auf.
Die Eigenschaften von Schwefeldioxid können untersucht werden, indem das Gas durch eine Reagenzlösung oder in Form einer wässrigen Lösung (schweflige Säure) geleitet wird. Die gleichen Ergebnisse werden bei Verwendung angesäuerter Lösungen der Natriumsulfite Na 2 SO 3 und Kaliumsulfite K 2 SO 3 erzielt. Bis zu vierzig Volumina Schwefeldioxid werden in einem Volumen Wasser gelöst (man erhält eine ca. 6 %ige Lösung).
Schwefeldioxid ist giftig. Bei einer leichten Vergiftung beginnt Husten, eine laufende Nase, Tränen treten auf und Schwindel beginnt. Eine Erhöhung der Dosis führt zum Atemstillstand.

4a. Wechselwirkung von schwefliger Säure mit Wasserstoffperoxid.

Sagen Sie die Reaktionsprodukte von schwefliger Säure und Wasserstoffperoxid voraus. Überprüfen Sie Ihre Annahme mit Erfahrung.
Geben Sie die gleiche Menge 3%ige Wasserstoffperoxidlösung zu 2–3 ml schwefliger Säure. Wie lässt sich die Bildung der erwarteten Reaktionsprodukte nachweisen?
Wiederholen Sie den gleichen Versuch mit angesäuerten und alkalischen Lösungen von Natriumsulfit.
Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen und berechnen Sie die EMK des Prozesses.
Wählen Sie die benötigten Elektrodenpotentiale aus:

4b. Reaktion zwischen Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff.

Diese Reaktion findet zwischen gasförmigem SO 2 und H 2 S statt und dient der Bildung von Schwefel. Interessant ist die Reaktion auch deshalb, weil sich die beiden Luftschadstoffe gegenseitig zerstören. Findet diese Reaktion zwischen Lösungen von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid statt? Beantworten Sie diese Frage mit Erfahrung.
Wählen Sie Elektrodenpotentiale aus, um zu bestimmen, ob eine Reaktion in Lösung stattfinden kann:

Versuchen Sie, die Möglichkeit von Reaktionen thermodynamisch zu berechnen. Die thermodynamischen Eigenschaften von Stoffen zur Bestimmung der Möglichkeit einer Reaktion zwischen gasförmigen Stoffen sind wie folgt:

In welchem Zustand von Stoffen – gasförmig oder in Lösung – sind Reaktionen bevorzugter?

Chemische Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Unter normalen Bedingungen ist Schwefelwasserstoff ein farbloses Gas mit einem starken, charakteristischen Geruch nach faulen Eiern. T pl = -86 °C, T Kip = -60 °C, schlecht wasserlöslich, bei 20 °C lösen sich 2,58 ml H 2 S in 100 g Wasser. Sehr giftig, beim Einatmen kommt es zu Lähmungen, die tödlich sein können. In der Natur wird es als Bestandteil vulkanischer Gase freigesetzt und entsteht beim Zerfall pflanzlicher und tierischer Organismen. Es ist gut wasserlöslich und bildet beim Auflösen eine schwache Schwefelwasserstoffsäure.

In wässriger Lösung hat Schwefelwasserstoff die Eigenschaften einer schwachen zweibasigen Säure:

H 2 S = HS - + H + ;

HS - = S 2- + H + .

Schwefelwasserstoff brennt in der Luft blaue Flamme. Bei eingeschränktem Luftzugang entsteht freier Schwefel:

2H 2 S + O 2 = 2H 2 O + 2S.

Bei übermäßiger Luftzufuhr führt die Verbrennung von Schwefelwasserstoff zur Bildung von Schwefeloxid (IV):

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

Schwefelwasserstoff hat reduzierende Eigenschaften. Abhängig von den Bedingungen kann Schwefelwasserstoff in wässriger Lösung zu Schwefel, Schwefeldioxid und Schwefelsäure oxidiert werden.

Es entfärbt beispielsweise Bromwasser:

H 2 S + Br 2 = 2HBr + S.

interagiert mit Chlorwasser:

H 2 S + 4Cl 2 + 4H 2 O = H 2 SO 4 + 8HCl.

Ein Schwefelwasserstoffstrom kann mit Bleidioxid gezündet werden, da die Reaktion mit einer großen Wärmefreisetzung einhergeht:

3PbO 2 + 4H 2 S = 3PbS + SO 2 + 4H 2 O.

Wechselwirkung von Schwefelwasserstoff mit Schwefeldioxid zur Gewinnung von Schwefel aus Abgasen der Hütten- und Schwefelsäureproduktion:

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

Mit diesem Prozess ist die Bildung von nativem Schwefel bei vulkanischen Prozessen verbunden.

Wenn Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff gleichzeitig durch eine Alkalilösung geleitet werden, entsteht Thiosulfat:

4SO 2 + 2H 2 S + 6NaOH = 3Na 2 S 2 O 3 + 5H 2 O.

Reaktion von verdünnter Salzsäure mit Eisen(II)sulfid

FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S

Reaktion von Aluminiumsulfid mit kaltem Wasser

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

Direkte Synthese aus Elementen tritt auf, wenn Wasserstoff über geschmolzenen Schwefel geleitet wird:

H 2 + S = H 2 S.

Erhitzen einer Mischung aus Paraffin und Schwefel.

1.9. Schwefelwasserstoffsäure und ihre Salze

Schwefelwasserstoffsäure hat alle Eigenschaften schwacher Säuren. Es reagiert mit Metallen, Metalloxiden und Basen.

Als zweibasige Säure bildet sie zwei Arten von Salzen: Sulfide und Hydrosulfide . Hydrosulfide sind in Wasser gut löslich, Sulfide von Alkali- und Erdalkalimetallen ebenfalls und Sulfide von Schwermetallen sind praktisch unlöslich.

Sulfide von Alkali- und Erdalkalimetallen sind nicht gefärbt, der Rest hat eine charakteristische Farbe, zum Beispiel Sulfide von Kupfer (II), Nickel und Blei – Schwarz, Cadmium, Indium, Zinn – Gelb, Antimon – Orange.

Ionische Alkalimetallsulfide M 2 S haben eine fluoritartige Struktur, wobei jedes Schwefelatom von einem Würfel aus 8 Metallatomen und jedes Metallatom von einem Tetraeder aus 4 Schwefelatomen umgeben ist. Sulfide vom MS-Typ sind charakteristisch für Erdalkalimetalle und haben eine Struktur vom Natriumchlorid-Typ, bei der jedes Metall- und Schwefelatom von einem Oktaeder aus Atomen eines anderen Typs umgeben ist. Mit zunehmender kovalenter Natur der Metall-Schwefel-Bindung werden Strukturen mit niedrigeren Koordinationszahlen realisiert.

Sulfide von Nichteisenmetallen kommen in der Natur als Mineralien und Erze vor und dienen als Rohstoffe für die Herstellung von Metallen.

Nachhilfelehrer für Chemie

Fortsetzung. Sehen in Nr. 22/2005; 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11, 18, 19, 21/2008;
1, 3, 10/2009

LEKTION 30

10. Klasse (erstes Studienjahr)

Schwefel und seine Verbindungen

1. Position in der Tabelle von D. I. Mendeleev, Struktur des Atoms.

2. Herkunft des Namens.

3. Physikalische Eigenschaften.

4. Chemische Eigenschaften.

5. In der Natur sein.

6. Grundlegende Beschaffungsmethoden.

7. Die wichtigsten Schwefelverbindungen (Schwefelwasserstoff, Schwefelsäure und ihre Salze; Schwefeldioxid, Schwefelige Säure und ihre Salze; Schwefeltrioxid, Schwefelsäure und ihre Salze).

Im Periodensystem gehört Schwefel zur Hauptuntergruppe der Gruppe VI (Chalkogen-Untergruppe). Elektronische Formel von Schwefel 1 S 2 2S 2 P 6 3S 2 P 4, das R-Element. Abhängig von seinem Zustand kann Schwefel die Wertigkeit II, IV oder VI aufweisen:

S: 1 S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 4 3D 0 (Valenz II),

S*: 1 S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3 3D 1 (Wertigkeit IV),

S**: 1 S 2 2S 2 2P 6 3S 1 3P 3 3D 2 (Wertigkeit VI).

Die charakteristischen Oxidationsstufen von Schwefel sind –2, +2, +4, +6 (in Disulfiden mit einer verbrückten –S–S–-Bindung (z. B. FeS 2) beträgt die Oxidationsstufe von Schwefel –1); in Verbindungen ist es Teil von Anionen, bei elektronegativeren Elementen – Teil von Kationen, zum Beispiel:

Schwefel – ein Element mit hoher Elektronegativität, das nichtmetallische (saure) Eigenschaften aufweist. Es hat vier stabile Isotope mit den Massenzahlen 32, 33, 34 und 36. Natürlicher Schwefel besteht zu 95 % aus dem 32 S-Isotop.

Der russische Name für Schwefel stammt aus dem Sanskrit-Wort cira– hellgelb, die Farbe des natürlichen Schwefels. lateinischer Name Schwefelübersetzt als „brennbares Pulver“. 1

PHYSIKALISCHE STRUKTUREN

Schwefel bildet drei allotrope Modifikationen: rhombisch(-Schwefel), monoklin(-Schwefel) und Plastik, oder gummiartig. Orthorhombischer Schwefel ist unter normalen Bedingungen am stabilsten und monokliner Schwefel ist oberhalb von 95,5 °C stabil. Beide allotropen Modifikationen weisen ein molekulares Kristallgitter auf, das aus im Raum befindlichen Molekülen der Zusammensetzung S 8 in Form einer Krone aufgebaut ist; Atome sind durch einfache kovalente Bindungen verbunden. Der Unterschied zwischen rhombischem und monoklinem Schwefel besteht darin, dass die Moleküle im Kristallgitter unterschiedlich gepackt sind.

Erhitzt man rhombischen oder monoklinen Schwefel auf seinen Siedepunkt (444,6 °C) und gießt man die resultierende Flüssigkeit in kaltes Wasser, entsteht plastischer Schwefel mit gummiähnlichen Eigenschaften. Plastikschwefel besteht aus langen Zickzackketten. Diese allotrope Modifikation ist instabil und wandelt sich spontan in eine der kristallinen Formen um.

Rhombischer Schwefel ist ein gelber kristalliner Feststoff; löst sich nicht in Wasser (und wird nicht benetzt), ist aber in vielen organischen Lösungsmitteln (Schwefelkohlenstoff, Benzol usw.) gut löslich. Schwefel hat eine sehr schlechte elektrische und thermische Leitfähigkeit. Der Schmelzpunkt von orthorhombischem Schwefel liegt bei +112,8 °C; bei einer Temperatur von 95,5 °C wird orthorhombischer Schwefel monoklin:

Chemische Eigenschaften

Schwefel ist hinsichtlich seiner chemischen Eigenschaften ein typisches aktives Nichtmetall. Bei Reaktionen kann es sowohl ein Oxidationsmittel als auch ein Reduktionsmittel sein.

Metalle (+):

2Na + S = Na 2 S,

2Al + 3S Al 2 S 3,

Nichtmetalle (+/–)*:

2P + 3S P 2 S 3 ,

S + Cl 2 = SCl 2,

S + 3F 2 = SF 6,

Eine S + N 2 -Reaktion findet nicht statt.

H 2 O (–). Schwefel wird von Wasser nicht benetzt.

Basische Oxide (–).

Saure Oxide (–).

Basen (+/–):

Die Reaktion S + Cu(OH) 2 findet nicht statt.

Säuren (keine Oxidationsmittel) (–).

Oxidierende Säuren (+):

S + 2H 2 SO 4 (konz.) = 3SO 2 + 2H 2 O,

S + 2HNO 3 (verdünnt) = H 2 SO 4 + 2NO,

S + 6HNO 3 (konz.) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O.

In der Natur kommt Schwefel sowohl im nativen Zustand als auch in Form von Verbindungen vor. Die wichtigsten davon sind Pyrit, auch Eisen- oder Schwefelpyrit genannt (FeS 2), Zinkblende (ZnS), Bleiglanz (PbS), Gips (CaSO 4 2H 2 O), Glaubersalz (Na 2 SO 4 10H 2 O), Bittersalz (MgSO 4 7H 2 O). Darüber hinaus ist Schwefel Bestandteil von Kohle, Öl sowie verschiedenen lebenden Organismen (als Bestandteil von Aminosäuren). Im menschlichen Körper ist Schwefel in den Haaren konzentriert.

Unter Laborbedingungen kann Schwefel durch Redoxreaktionen (ORR) gewonnen werden, zum Beispiel:

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

2H 2 S + O 2 2S + 2H 2 O.

WICHTIGE SCHWEFELVERBINDUNGEN

Schwefelwasserstoff (H 2 S) ist ein farbloses Gas mit einem erstickenden, unangenehmen Geruch nach faulen Eiern, giftig (verbindet sich mit Hämoglobin im Blut und bildet Eisensulfid). Schwerer als Luft, schwer wasserlöslich (2,5 Volumenteile Schwefelwasserstoff in 1 Volumenteil Wasser). Die Bindungen im Molekül sind polar kovalent, sp 3-Hybridisierung, das Molekül hat eine eckige Struktur:

Chemisch gesehen ist Schwefelwasserstoff ziemlich aktiv. Es ist thermisch instabil; brennt leicht in einer Sauerstoffatmosphäre oder an der Luft; leicht oxidierbar durch Halogene, Schwefeldioxid oder Eisen(III)-chlorid; Beim Erhitzen interagiert es mit einigen Metallen und deren Oxiden und bildet Sulfide:

2H 2 S + O 2 2S + 2H 2 O,

2H 2 S + 3O 2 2SO 2 + 2H 2 O,

H 2 S + Br 2 = 2HBr + S,

2H 2 S + SO 2 3S + 2H 2 O,

2FeCl 3 + H 2 S = 2FeCl 2 + S + 2HCl,

H 2 S + Zn ZnS + H 2 ,

H 2 S + CaO CaS + H 2 O.

Unter Laborbedingungen wird Schwefelwasserstoff durch Behandlung von Eisen- oder Zinksulfiden mit starken Mineralsäuren oder durch irreversible Hydrolyse von Aluminiumsulfid gewonnen:

ZnS + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 S,

Al 2 SO 3 + 6HOH 2Al(OH) 3 + 3H 2 S.

Schwefelwasserstofflösung in Wasser – Schwefelwasserstoffwasser, oder Schwefelwasserstoffsäure . Ein schwacher Elektrolyt dissoziiert in der zweiten Stufe praktisch nicht. Wie eine zweibasige Säure zwei Arten von Salzen bildet − Sulfide und Hydrosulfide:

zum Beispiel Na 2 S – Natriumsulfid, NaHS – Natriumhydrogensulfid.

Schwefelwasserstoffsäure weist alle allgemeinen Eigenschaften von Säuren auf. Darüber hinaus weisen Schwefelwasserstoff, Schwefelwasserstoffsäure und ihre Salze eine starke Reduktionsfähigkeit auf. Zum Beispiel:

H 2 S + Zn = ZnS + H 2,

H 2 S + CuO = CuS + H 2 O,

Qualitative Reaktion auf Sulfidionen ist eine Wechselwirkung mit löslichen Bleisalzen; In diesem Fall fällt ein schwarzer Niederschlag aus Bleisulfid aus:

Pb 2+ + S 2– -> PbS,

Pb(NO 3) 2 + Na 2 S = PbS + 2NaNO 3.

Schwefel(IV)-oxid SO 2 – Schwefeldioxid, Schwefeldioxid - ein farbloses Gas mit stechendem Geruch, giftig. Saures Oxid. Die Bindungen im Molekül sind polar kovalent, sp 2-Hybridisierung. Schwerer als Luft, gut wasserlöslich (in einem Volumen Wasser - bis zu 80 Volumina SO 2), entsteht beim Auflösen schweflige Säure , nur in Lösung vorhanden:

H 2 O + SO 2 H 2 SO 3 .

Hinsichtlich der Säure-Base-Eigenschaften weist Schwefeldioxid die Eigenschaften eines typischen Säureoxids auf; schweflige Säure weist außerdem alle typischen Eigenschaften von Säuren auf:

SO 2 + CaO CaSO 3,

H 2 SO 3 + Zn = ZnSO 3 + H 2,

H 2 SO 3 + CaO = CaSO 3 + H 2 O.

Hinsichtlich der Redoxeigenschaften können Schwefeldioxid, schweflige Säure und Sulfite eine Redoxdualität aufweisen (wobei die reduzierenden Eigenschaften vorherrschen). Mit stärkeren Reduktionsmitteln verhalten sich Schwefel(IV)-Verbindungen wie Oxidationsmittel:

Mit stärkeren Oxidationsmitteln zeigen sie reduzierende Eigenschaften:

IN Industrie Schwefeldioxid wird erhalten:

Beim Verbrennen von Schwefel:

Rösten von Pyrit und anderen Sulfiden:

4FeS 2 + 11O 2 2Fe 2 O 3 + 8SO 2,

2ZnS + 3O 2 2ZnO + 2SO 2 .

ZU Labormethoden Zu den Quittungen gehören:

Die Wirkung starker Säuren auf Sulfite:

Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + SO 2 + H 2 O;

Wechselwirkung von konzentrierter Schwefelsäure mit Schwermetallen:

Cu + 2H 2 SO 4 (konz.) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

Qualitative Reaktionen auf Sulfitionen– Verfärbung von „Jodwasser“ oder Einwirkung starker Mineralsäuren:

Na 2 SO 3 + I 2 + 2NaOH = 2NaI + Na 2 SO 4 + H 2 O,

Ca 2 SO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + SO 2.

Schwefel(VI)-oxid SO 3 – Schwefeltrioxid oder Schwefelsäureanhydrid ist eine farblose Flüssigkeit, die sich bei Temperaturen unter 17 °C in eine weiße kristalline Masse verwandelt. Giftig. Liegt in Form von Polymeren vor (Monomermoleküle existieren nur in der Gasphase), die Bindungen im Molekül sind polar kovalent, sp 2-Hybridisierung. Hygroskopisch, thermisch instabil. Reagiert mit Wasser mit starkem Exo-Effekt. Reagiert mit wasserfreier Schwefelsäure unter Bildung Oleum. Entstanden durch die Oxidation von Schwefeldioxid:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + Q,

N N SO3.

Aufgrund seiner Säure-Base-Eigenschaften handelt es sich um ein typisches Säureoxid:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4,

SO 3 + CaO = CaSO 4,

Hinsichtlich der Redoxeigenschaften wirkt es als starkes Oxidationsmittel und wird meist zu SO 2 oder Sulfiten reduziert:

In reiner Form hat es keinen praktischen Wert, es ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Schwefelsäure.

Schwefelsäure – schwere ölige Flüssigkeit ohne Farbe und Geruch. Sehr gut wasserlöslich (mit großem Exo-Effekt). Hygroskopisch, giftig, verursacht schwere Hautverätzungen. Ist ein starker Elektrolyt. Schwefelsäure bildet zwei Arten von Salzen: Sulfate Und Hydrosulfate, die alle allgemeinen Eigenschaften von Salzen aufweisen. Sulfate aktiver Metalle sind thermisch stabil und Sulfate anderer Metalle zersetzen sich bereits bei geringer Erwärmung:

Na 2 SO 4 zersetzt sich nicht,

ZnSO 4 ZnO + SO 3,

4FeSO 4 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2,

Ag 2 SO 4 2Ag + SO 2 + O 2,

HgSO 4 Hg + SO 2 + O 2.

Eine Lösung mit einem Massenanteil an Schwefelsäure unter 70 % gilt üblicherweise als verdünnt; über 70 % – konzentriert; eine Lösung von SO 3 in wasserfreier Schwefelsäure wird Oleum genannt (die Konzentration von Schwefeltrioxid in Oleum kann 65 % erreichen).

Verdünnt Schwefelsäure weist alle für starke Säuren charakteristischen Eigenschaften auf:

H 2 SO 4 2H + + SO 4 2– ,

H 2 SO 4 + Zn = ZnSO 4 + H 2,

H 2 SO 4 (verdünnt) + Cu-Reaktion findet nicht statt,

H 2 SO 4 + CaO = CaSO 4 + H 2 O,

CaCO 3 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + H 2 O + CO 2.

Konzentriert Schwefelsäure ist ein starkes Oxidationsmittel, insbesondere beim Erhitzen. Es oxidiert viele Metalle, Nichtmetalle und einige organische Substanzen. Eisen-, Gold- und Platingruppenmetalle oxidieren unter dem Einfluss konzentrierter Schwefelsäure nicht (Eisen löst sich jedoch gut beim Erhitzen in mäßig konzentrierter Schwefelsäure mit einem Massenanteil von 70 %). Wenn konzentrierte Schwefelsäure mit anderen Metallen reagiert, entstehen Sulfate und Schwefelsäure-Reduktionsprodukte.

2H 2 SO 4 (konz.) + Cu = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O,

5H 2 SO 4 (konz.) + 8Na = 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4H 2 O,

H 2 SO 4 (konz.) passiviert Fe, Al.

Bei der Wechselwirkung mit Nichtmetallen wird konzentrierte Schwefelsäure zu SO 2 reduziert:

5H 2 SO 4 (konz.) + 2P = 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O,

2H 2 SO 4 (konz.) + C = 2H 2 O + CO 2 + 2SO 2.

Kontakt Empfangsart Schwefelsäure besteht aus drei Phasen:

1) Pyritbrand:

4FeS 2 + 11O 2 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 ;

2) Oxidation von SO 2 zu SO 3 in Gegenwart eines Katalysators – Vanadiumoxid:

3) Auflösen von SO 3 in Schwefelsäure, um Oleum zu erhalten:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + Q,

N SO 3 + H 2 SO 4 (konz.) = H 2 SO 4 N SO3.

Qualitative Reaktion auf Sulfationen– Wechselwirkung mit dem Bariumkation, was zur Ausfällung eines weißen Niederschlags, BaSO 4 , führt.

Ba 2+ + SO 4 2– -> BaSO 4,

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NaCl.

Test zum Thema „Schwefel und seine Verbindungen“

1. Schwefel und Sauerstoff sind:

a) gute Stromleiter;

b) gehören zur Untergruppe der Chalkogene;

c) gut wasserlöslich;

d) allotrope Modifikationen aufweisen.

2. Durch die Reaktion von Schwefelsäure mit Kupfer erhalten Sie:

a) Wasserstoff; b) Schwefel;

c) Schwefeldioxid; d) Schwefelwasserstoff.

3. Schwefelwasserstoff ist:

a) giftiges Gas;

b) starkes Oxidationsmittel;

c) typisches Reduktionsmittel;

d) eines der Allotrope des Schwefels.

4. Der Massenanteil (in %) von Sauerstoff in Schwefelsäureanhydrid ist gleich:

a) 50; b) 60; c) 40; d) 94.

5. Schwefel(IV)-oxid ist ein Anhydrid:

a) Schwefelsäure;

b) schweflige Säure;

c) Schwefelwasserstoffsäure;

d) Thioschwefelsäure.

6. Um wie viel Prozent nimmt die Masse an Kaliumhydrosulfit nach der Kalzinierung ab?

c) Kaliumhydrosulfit ist thermisch stabil;

7. Sie können das Gleichgewicht in Richtung der direkten Reaktion der Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefelsäureanhydrid verschieben:

a) Verwendung eines Katalysators;

b) zunehmender Druck;

c) Reduzieren des Drucks;

d) Verringerung der Konzentration von Schwefeloxid (VI).

8. Bei der Herstellung einer Schwefelsäurelösung müssen Sie:

a) Säure in Wasser gießen;

b) Wasser in die Säure gießen;

c) die Reihenfolge der Infusion spielt keine Rolle;

d) Schwefelsäure löst sich nicht in Wasser.

9. Welche Masse (in g) Natriumsulfat-Decahydrat muss 100 ml 8 %iger Natriumsulfatlösung (Dichte 1,07 g/ml) zugesetzt werden, um den Massenanteil an Salz in der Lösung zu verdoppeln?

a) 100; b) 1,07; c) 30,5; d) 22.4.

10. Um das Sulfition in der qualitativen Analyse zu bestimmen, können Sie Folgendes verwenden:

a) Bleikationen;

b) „Jodwasser“;

c) Lösung von Kaliumpermanganat;

d) starke Mineralsäuren.

Schlüssel zum Test


b, d	V	a, c	B	B	G	b, d	A	V	b, d

Aufgaben und Übungen zum Thema Schwefel und seine Verbindungen

Kette der Transformation

1. Schwefel -> Eisen(II)-sulfid -> Schwefelwasserstoff -> Schwefeldioxid -> Schwefeltrioxid > Schwefelsäure > Schwefel(IV)-oxid.

3. Schwefelsäure -> Schwefeldioxid -> Schwefel -> Schwefeldioxid -> Schwefeltrioxid -> Schwefelsäure.

4. Schwefeldioxid -> Natriumsulfit -> Natriumhydrosulfit -> Natriumsulfit -> Natriumsulfat.

5. Pyrit -> Schwefeldioxid -> Schwefelsäureanhydrid -> Schwefelsäure -> Schwefeloxid (IV) -> Kaliumsulfit -> Schwefelsäureanhydrid.

6. Pyrit > Schwefeldioxid -> Natriumsulfit -> Natriumsulfat -> Bariumsulfat -> Bariumsulfid.

7. Natriumsulfid -> A -> B -> C -> D -> Bariumsulfat (alle Stoffe enthalten Schwefel; die erste, zweite und vierte Reaktion sind ORR).

Stufe A

1. 6,5 Liter Schwefelwasserstoff wurden durch eine Lösung mit 5 g Natriumhydroxid geleitet. Bestimmen Sie die Zusammensetzung der resultierenden Lösung.

Antwort. 7 g NaHS, 5,61 g H2S.

2. Welche Masse Glaubersalz muss zu 100 ml 8 %iger Natriumsulfatlösung (Dichte der Lösung beträgt 1,07 g/ml) zugesetzt werden, um den Massenanteil der Substanz in der Lösung zu verdoppeln?

Antwort. 30,5 g Na 2 SO 4 10H 2 O.

3. Zu 40 g einer 12 %igen Schwefelsäurelösung wurden 4 g Schwefelsäureanhydrid gegeben. Berechnen Sie den Massenanteil der Substanz in der resultierenden Lösung.

Antwort. 22 % H2SO4.

4. Eine Mischung aus Eisen(II)-sulfid und Pyrit mit einem Gewicht von 20,8 g wurde längerem Brennen ausgesetzt, was zur Bildung von 6,72 Litern gasförmigem Produkt (o.s.) führte. Bestimmen Sie die Masse des festen Rückstands, der beim Brennen entsteht.

Antwort. 16 g Fe 2 O 3.

5. Es handelt sich um eine Mischung aus Kupfer, Kohlenstoff und Eisen(III)-oxid mit einem Molverhältnis der Komponenten von 4:2:1 (in der angegebenen Reihenfolge). Welches Volumen 96 %iger Schwefelsäure (Dichte 1,84 g/ml) wird benötigt, um 2,2 g einer solchen Mischung beim Erhitzen vollständig aufzulösen?

Antwort. 4,16 ml H 2 SO 4-Lösung.

6. Um 3,12 g Alkalihydrosulfit zu oxidieren, war die Zugabe von 50 ml einer Lösung erforderlich, in der die molaren Konzentrationen von Natriumdichromat und Schwefelsäure 0,2 mol/l bzw. 0,5 mol/l betragen. Bestimmen Sie die Zusammensetzung und Masse des Rückstands, der beim Eindampfen der Lösung nach der Reaktion erhalten wird.

Antwort. 7,47 g Mischung aus Chromsulfaten (3,92 g) und Natrium (3,55 g).

Stufe B

(Probleme mit Oleum)

1. Welche Masse Schwefeltrioxid muss in 100 g 91 %iger Schwefelsäurelösung gelöst werden, um 30 % Oleum zu erhalten?

Lösung

Je nach Problem:

M(H 2 SO 4) = 100 0,91 = 91 g,

M(H 2 O) = 100 0,09 = 9 g,

(H 2 O) = 9/18 = 0,5 mol.

Anteil an hinzugefügtem SO3 ( M 1) reagiert mit H 2 O:

H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4.

Nach der Reaktionsgleichung:

(SO 3) = (H 2 O) = 0,5 mol.

M 1 (SO 3) = 0,5 80 = 40 g.

Zweiter Teil SO 3 ( M 2) wird zur Herstellung einer Oleumkonzentration verwendet. Lassen Sie uns den Massenanteil von Oleum ausdrücken:

M 2 (SO 3) = 60 g.

Gesamtmasse Schwefeltrioxid:

M(SO 3) = M 1 (SO 3) + M 2 (SO 3) = 40 + 60 = 100 g.

Antwort. 100 g SO 3.

2. Welche Pyritmasse muss man nehmen, um eine solche Menge Schwefel(VI)-oxid zu erhalten, dass man durch Auflösen in 54,95 ml einer 91 %igen Schwefelsäurelösung (Dichte gleich 1,82 g/cm 3) 12,5 % Oleum erhält? Die Ausbeute an Schwefelsäureanhydrid wird mit 75 % angegeben.

Antwort. 60 g FeS 2.

3. Um 34,5 g Oleum zu neutralisieren, werden 74,5 ml einer 40 %igen Kaliumhydroxidlösung (Dichte 1,41 g/ml) verbraucht. Wie viele Mol Schwefelsäureanhydrid sind pro Mol Schwefelsäure in diesem Oleum enthalten?

Antwort. 0,5 mol SO3.

4. Durch Zugabe von Schwefel(VI)-oxid zu 300 g 82 %iger Schwefelsäurelösung wird Oleum mit einem Massenanteil an Schwefeltrioxid von 10 % erhalten. Finden Sie die Masse des verwendeten Schwefelsäureanhydrids.

Antwort. 300 g SO 3.

5. Durch Zugabe von 400 g Schwefeltrioxid zu 720 g einer wässrigen Schwefelsäurelösung wurde Oleum mit einem Massenanteil von 7,14 % erhalten. Finden Sie den Massenanteil der Schwefelsäure in der Originallösung.

Antwort. 90 % H2SO4.

6. Ermitteln Sie die Masse einer 64 %igen Schwefelsäurelösung, wenn durch Zugabe von 100 g Schwefeltrioxid zu dieser Lösung Oleum mit 20 % Schwefeltrioxid entsteht.

Antwort. 44,4 g H 2 SO 4-Lösung.

7. Welche Massen Schwefeltrioxid und 91 %ige Schwefelsäurelösung müssen gemischt werden, um 1 kg 20 %iges Oleum zu erhalten?

Antwort. 428,6 g SO 3 und 571,4 g H 2 SO 4 Lösung.

8. Zu 400 g Oleum mit 20 % Schwefeltrioxid wurden 100 g einer 91 %igen Schwefelsäurelösung gegeben. Finden Sie den Massenanteil an Schwefelsäure in der resultierenden Lösung.

Antwort. 92 % H 2 SO 4 in Oleum.

9. Ermitteln Sie den Massenanteil an Schwefelsäure in der Lösung, die durch Mischen von 200 g 20 %iger Oleum- und 200 g 10 %iger Schwefelsäurelösung erhalten wird.

Antwort. 57,25 % H2SO4.

10. Welche Masse 50 %iger Schwefelsäurelösung muss zu 400 g 10 %igem Oleum hinzugefügt werden, um eine 80 %ige Schwefelsäurelösung zu erhalten?

Antwort. 296,67 g 50 %ige H 2 SO 4 -Lösung.

Antwort. 114,83 g Oleum.

QUALITATIVE AUFGABEN

1. Farbloses Gas A mit starkem charakteristischem Geruch wird durch Sauerstoff in Gegenwart eines Katalysators zu Verbindung B oxidiert, einer flüchtigen Flüssigkeit. Substanz B bildet in Verbindung mit Branntkalk Salz C. Identifizieren Sie die Substanzen und schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf.

Antwort. Stoffe: A – SO 2, B – SO 3, C – CaSO 4.

2. Beim Erhitzen einer Lösung von Salz A entsteht Niederschlag B. Der gleiche Niederschlag entsteht, wenn ein Alkali auf eine Lösung von Salz A einwirkt. Wenn eine Säure auf Salz A einwirkt, wird Gas C freigesetzt, das die Kaliumpermanganatlösung verfärbt . Stoffe identifizieren, Reaktionsgleichungen aufstellen.

Antwort. Stoffe: A – Ca(HSO 3) 2, B – CaSO 3, C – SO 2.

3. Bei der Oxidation von Gas A mit konzentrierter Schwefelsäure entstehen ein einfacher Stoff B, ein komplexer Stoff C und Wasser. Lösungen der Stoffe A und C reagieren miteinander und bilden einen Niederschlag des Stoffes B. Identifizieren Sie die Stoffe und schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf.

Antwort. Stoffe: A – H 2 S, B – S, C – SO 2.

4. Bei der Reaktion der Verbindung zweier bei gewöhnlicher Temperatur flüssiger Oxide A und B entsteht Substanz C, deren konzentrierte Lösung Saccharose verkohlt. Stoffe identifizieren, Reaktionsgleichungen aufstellen.

Antwort. Stoffe: A – SO 3, B – H 2 O, C – H 2 SO 4.

5. Zur Verfügung stehen Eisen(II)-sulfid, Aluminiumsulfid und wässrige Lösungen von Bariumhydroxid und Chlorwasserstoff. Gewinnen Sie sieben verschiedene Salze aus diesen Substanzen (ohne ORR zu verwenden).

Antwort. Salze: AlCl 3, BaS, FeCl 2, BaCl 2, Ba(OH)Cl, Al(OH)Cl 2, Al(OH) 2 Cl.

6. Wenn konzentrierte Schwefelsäure auf Bromide einwirkt, wird Schwefeldioxid freigesetzt, und auf Jodide wird Schwefelwasserstoff freigesetzt. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen. Erklären Sie den Unterschied in der Art der Produkte in diesen Fällen.

Antwort. Reaktionsgleichungen:

2H 2 SO 4 (konz.) + 2NaBr = SO 2 + Br 2 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O,

5H 2 SO 4 (konz.) + 8NaI = H 2 S + 4I 2 + 4Na 2 SO 4 + 4H 2 O.

1 Siehe: Lidin R.A.„Handbuch der allgemeinen und anorganischen Chemie“. M.: Bildung, 1997.

* Das +/–-Zeichen bedeutet, dass diese Reaktion nicht bei allen Reagenzien oder unter bestimmten Bedingungen auftritt.

Fortsetzung folgt

O.S.ZAYTSEV

CHEMIE-BUCH

FÜR LEHRER DER SEKUNDARSCHULE,
STUDIERENDE PÄDAGOGISCHER UNIVERSITÄTEN UND SCHÜLER DER 9.–10. KLASSE,
DIE BESCHLOSSEN HABEN, SICH DER CHEMIE UND DER NATURWISSENSCHAFT ZU WIDMEN

LEHRBUCH AUFGABE LABOR PRAKTISCHE WISSENSCHAFTLICHE GESCHICHTEN ZUM LESEN

Fortsetzung. Siehe Nr. 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. Redoxreaktionen

LABORFORSCHUNG
(Fortsetzung)

2. Ozon ist ein Oxidationsmittel.

Ozon ist der wichtigste Stoff für Natur und Mensch.

Ozon erzeugt eine Ozonosphäre um die Erde in einer Höhe von 10 bis 50 km mit einem maximalen Ozongehalt in einer Höhe von 20–25 km. Da sich Ozon in den oberen Schichten der Atmosphäre befindet, verhindert es, dass die meisten ultravioletten Strahlen der Sonne, die sich schädlich auf Menschen, Tiere und Pflanzen auswirken, die Erdoberfläche erreichen. In den letzten Jahren wurden Bereiche der Ozonosphäre mit stark reduziertem Ozongehalt, die sogenannten Ozonlöcher, entdeckt. Es ist nicht bekannt, ob sich bereits früher Ozonlöcher gebildet haben. Auch die Gründe für ihr Auftreten sind unklar. Es wird angenommen, dass chlorhaltige Freone aus Kühlschränken und Parfümdosen unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlung der Sonne Chloratome freisetzen, die mit Ozon reagieren und dadurch dessen Konzentration in den oberen Schichten der Atmosphäre verringern. Wissenschaftler sind äußerst besorgt über die Gefahr von Ozonlöchern in der Atmosphäre.
In den unteren Schichten der Atmosphäre entsteht Ozon durch eine Reihe aufeinanderfolgender Reaktionen zwischen Luftsauerstoff und Stickoxiden, die von schlecht eingestellten Automotoren und Entladungen aus Hochspannungsleitungen ausgestoßen werden. Ozon ist sehr schädlich für die Atmung – es zerstört das Gewebe der Bronchien und der Lunge. Ozon ist extrem giftig (stärker als Kohlenmonoxid). Die maximal zulässige Konzentration in der Luft beträgt 10–5 %.
Somit hat Ozon in den oberen und unteren Schichten der Atmosphäre gegensätzliche Auswirkungen auf Mensch und Tierwelt.
Ozon wird zusammen mit Chlor zur Wasseraufbereitung verwendet, um organische Verunreinigungen abzubauen und Bakterien abzutöten. Allerdings haben sowohl die Chlorierung als auch die Ozonierung von Wasser ihre Vor- und Nachteile. Bei der Chlorierung von Wasser werden Bakterien fast vollständig zerstört, es entstehen jedoch gesundheitsschädliche organische Stoffe krebserregender Natur (Förderung der Krebsentstehung) – Dioxine und ähnliche Verbindungen. Bei der Ozonisierung von Wasser entstehen solche Stoffe nicht, Ozon tötet jedoch nicht alle Bakterien ab, und nach einiger Zeit vermehren sich die verbleibenden lebenden Bakterien reichlich, absorbieren die Überreste abgetöteter Bakterien, und das Wasser wird noch stärker mit Bakterienflora verunreinigt. Daher ist die Ozonung von Trinkwasser am besten dann anzuwenden, wenn es schnell verbraucht wird. Die Ozonung von Wasser in Schwimmbädern ist sehr effektiv, wenn das Wasser kontinuierlich durch den Ozonisator zirkuliert. Ozon wird auch zur Luftreinigung eingesetzt. Es gehört zu den umweltfreundlichen Oxidationsmitteln, die bei ihrer Zersetzung keine schädlichen Produkte hinterlassen.
Ozon oxidiert fast alle Metalle außer Gold und Metallen der Platingruppe.

Ozon wird am häufigsten durch Einwirkung auf gasförmigen Sauerstoff mit einer leisen elektrischen Entladung (ohne Glühen oder Funken) gewonnen, die zwischen den Wänden der inneren und äußeren Gefäße des Ozonisators auftritt. Der einfachste Ozonisator lässt sich ganz einfach aus Glasröhrchen mit Stopfen herstellen. Wie das geht, erfahren Sie anhand von Abb. 8.4. Die innere Elektrode ist ein Metallstab (langer Nagel), die äußere Elektrode ist eine Drahtspirale. Luft kann mit einer Aquarium-Luftpumpe oder einem Gummiball aus einer Sprühflasche ausgeblasen werden. In Abb. 8.4 Die Innenelektrode befindet sich in einem Glasrohr ( Warum denken Sie?), aber Sie können einen Ozonisator auch ohne zusammenbauen. Gummistopfen werden durch Ozon schnell korrodiert.

Es ist praktisch, Hochspannung von der Induktionsspule der Zündanlage des Fahrzeugs zu erhalten, indem die Verbindung zu einer Niederspannungsquelle (Batterie oder 12-V-Gleichrichter) ständig geöffnet wird.
Die Ozonausbeute beträgt mehrere Prozent.

2I – + O 3 + H 2 O = I 2 + O 2 + 2OH – .

3. Reduzierende Eigenschaften von Schwefelwasserstoff und Sulfidionen.

Schwefelwasserstoff wird üblicherweise in einer Kipp-Apparatur durch Reaktion von 25 %iger Schwefelsäure (1:4 verdünnt) oder 20 %iger Salzsäure (1:1 verdünnt) auf Eisensulfid in Form von 1–2 cm großen Stücken hergestellt. Reaktionsgleichung:

FeS (cr.) + 2H + = Fe 2+ + H 2 S (g.).

Kleine Mengen Schwefelwasserstoff können gewonnen werden, indem man kristallines Natriumsulfid in einen verschlossenen Kolben gibt, durch den ein Tropftrichter mit Hahn und Auslassrohr geführt wird. Gießen Sie langsam 5–10 %ige Salzsäure aus dem Trichter (Warum nicht Schwefel?) Dabei wird der Kolben ständig durch Schütteln geschüttelt, um eine lokale Ansammlung nicht umgesetzter Säure zu vermeiden. Geschieht dies nicht, kann es durch eine unerwartete Vermischung der Komponenten zu einer heftigen Reaktion, dem Herausschleudern des Stopfens und der Zerstörung des Kolbens kommen.
Ein gleichmäßiger Fluss von Schwefelwasserstoff wird durch Erhitzen wasserstoffreicher organischer Verbindungen wie Paraffin mit Schwefel (1 Teil Paraffin auf 1 Teil Schwefel, 300 °C) erhalten.
Um Schwefelwasserstoffwasser zu erhalten, wird Schwefelwasserstoff durch destilliertes (oder abgekochtes) Wasser geleitet. Etwa drei Volumina Schwefelwasserstoffgas lösen sich in einem Volumen Wasser. Wenn Schwefelwasserstoffwasser an der Luft steht, wird es allmählich trüb. (Warum?).
Schwefelwasserstoff ist ein starkes Reduktionsmittel: Es reduziert Halogene zu Halogenwasserstoffen und Schwefelsäure zu Schwefeldioxid und Schwefel.
Schwefelwasserstoff ist giftig. Die maximal zulässige Konzentration in der Luft beträgt 0,01 mg/l. Bereits in geringen Konzentrationen reizt Schwefelwasserstoff die Augen und Atemwege und verursacht Kopfschmerzen. Konzentrationen über 0,5 mg/l sind lebensgefährlich. Bei höheren Konzentrationen wird das Nervensystem beeinträchtigt. Das Einatmen von Schwefelwasserstoff kann zu Herz- und Atemstillstand führen. Manchmal sammelt sich Schwefelwasserstoff in Höhlen und Abwasserbrunnen an, und eine dort eingeschlossene Person verliert sofort das Bewusstsein und stirbt.
Gleichzeitig haben Schwefelwasserstoffbäder eine heilende Wirkung auf den menschlichen Körper.

3a. Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Wasserstoffperoxid.

3b. Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Schwefelsäure.

4. Schwefeldioxid und Sulfition.

Schwefeldioxid, Schwefeldioxid, ist der wichtigste Luftschadstoff, der von Automotoren bei der Verwendung von schlecht gereinigtem Benzin und von Öfen, in denen schwefelhaltige Kohlen, Torf oder Heizöl verbrannt werden, ausgestoßen wird. Durch die Verbrennung von Kohle und Öl gelangen jedes Jahr Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Atmosphäre.
Schwefeldioxid kommt natürlicherweise in vulkanischen Gasen vor. Schwefeldioxid wird durch Luftsauerstoff zu Schwefeltrioxid oxidiert, das durch Aufnahme von Wasser (Dampf) in Schwefelsäure umgewandelt wird. Fallender saurer Regen zerstört Betonteile von Gebäuden, Baudenkmälern und aus Stein gemeißelten Skulpturen. Saurer Regen verlangsamt das Wachstum von Pflanzen und führt sogar zu deren Tod und tötet lebende Organismen in Gewässern. Solche Regenfälle spülen schwer wasserlösliche Phosphordünger aus Ackerflächen aus, die bei Freisetzung in Gewässer zu einer schnellen Algenvermehrung und einer raschen Überschwemmung von Teichen und Flüssen führen.
Schwefeldioxid ist ein farbloses Gas mit stechendem Geruch. Schwefeldioxid sollte unter Zugluft gewonnen und verarbeitet werden.

4a. Wechselwirkung von schwefliger Säure mit Wasserstoffperoxid.

4b. Reaktion zwischen Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff.

In welchem Zustand von Stoffen – gasförmig oder in Lösung – sind Reaktionen bevorzugter?

Gewinnung von Schwefelwasserstoff. Herstellung von Schwefeldioxid durch Verbrennung von Schwefel, Schwefelwasserstoff und anderen Arten von Rohstoffen Schwefelwasserstoff Schwefeldioxid

§ 8.1. Redoxreaktionen

Nachhilfelehrer für Chemie

O.S.ZAYTSEV

CHEMIE-BUCH

FÜR LEHRER DER SEKUNDARSCHULE, STUDIERENDE PÄDAGOGISCHER UNIVERSITÄTEN UND SCHÜLER DER 9.–10. KLASSE, DIE BESCHLOSSEN HABEN, SICH DER CHEMIE UND DER NATURWISSENSCHAFT ZU WIDMEN

§ 8.1. Redoxreaktionen

FÜR LEHRER DER SEKUNDARSCHULE,
STUDIERENDE PÄDAGOGISCHER UNIVERSITÄTEN UND SCHÜLER DER 9.–10. KLASSE,
DIE BESCHLOSSEN HABEN, SICH DER CHEMIE UND DER NATURWISSENSCHAFT ZU WIDMEN