Obținerea hidrogenului sulfurat. Producția de dioxid de sulf prin arderea sulfului, hidrogenului sulfurat și a altor tipuri de materii prime Hidrogen sulfurat dioxid de sulf

Almurzinova Zavrish Bisembaevna , profesor de biologie și chimie MBOU „Școala secundară de bază State Farm din districtul Adamovsky, regiunea Orenburg.

Materia - chimie, nota 9.

Complex educațional: „Chimie anorganică”, autori: G.E. Rudzitis, F.G. Feldman, Moscova, „Iluminismul”, 2014.

Nivel de pregătire – de bază.

Subiect : „Hidrogen sulfurat. sulfuri. Dioxid de sulf. Acid sulfuros și sărurile sale.” Numărul de ore pe subiect – 1.

Lecția nr. 4 din sistemul de lecții pe tema« Oxigen și sulf ».

Ţintă : Pe baza cunoștințelor structurii hidrogenului sulfurat și a oxizilor de sulf, luați în considerare proprietățile și producția acestora, introduceți elevii în metodele de recunoaștere a sulfurilor și sulfiților.

Sarcini:

1. Educativ – studiază caracteristicile structurale și proprietățile compușilor cu sulf (II) Și(IV); familiarizați-vă cu reacțiile calitative la ionii sulfuri și sulfit.

2. Dezvoltare – dezvoltarea abilităților elevilor în efectuarea de experimente, observarea rezultatelor, analizarea și tragerea de concluzii.

3. Educativ – dezvoltarea interesului pentru ceea ce se studiază și insuflarea abilităților de relaționare cu natura.

Rezultate planificate : să fie capabil să descrie proprietățile fizice și chimice ale hidrogenului sulfurat, acidului hidrogen sulfurat și sărurilor sale; cunoașterea metodelor de producere a dioxidului de sulf și a acidului sulfuros, explică proprietățile compușilor cu sulf(II) și (IV) bazate pe idei despre procesele redox; ai o idee despre efectul dioxidului de sulf asupra apariției ploilor acide.

Echipamente : Pe masa demonstrativă: sulf, sulfură de sodiu, sulfură de fier, soluție de turnesol, soluție de acid sulfuric, soluție de azotat de plumb, clor într-un cilindru închis cu dop, un dispozitiv pentru producerea hidrogenului sulfurat și testarea proprietăților acesteia, oxid de sulf (VI), contor de gaz oxigen, pahar 500 ml, lingura pentru arderea substantelor.

Progresul lecției :

Moment organizatoric .

Conducem o conversație despre repetarea proprietăților sulfului:

1) ce explică prezența mai multor modificări alotropice ale sulfului?

2) ce se întâmplă cu moleculele: A) când sulful vaporos este răcit. B) în timpul depozitării pe termen lung a sulfului plastic, c) când cristalele precipită dintr-o soluție de sulf în solvenți organici, de exemplu în toluen?

3) pe ce se bazează metoda de flotație de purificare a sulfului de impurități, de exemplu din nisipul de râu?

Numim doi studenți: 1) desenați diagrame ale moleculelor cu diferite modificări alotropice ale sulfului și vorbim despre proprietățile lor fizice. 2) alcătuiți ecuații de reacție care caracterizează proprietățile oxigenului și le considerați din punct de vedere al oxido-reducerii.

Restul elevilor rezolvă problema: care este masa de sulfură de zinc formată în timpul reacției unui compus de zinc cu sulful, luată cu o cantitate de substanță de 2,5 moli?

Împreună cu elevii formulăm obiectivul lecției : familiarizați-vă cu proprietățile compușilor cu sulf cu stări de oxidare -2 și +4.

Subiect nou : Elevii numesc compuși cunoscuți de ei în care sulful prezintă aceste stări de oxidare. Formule chimice, electronice și structurale ale hidrogenului sulfurat și oxidului de sulf (IV), acid sulfuros.

Cum poți obține hidrogen sulfurat? Elevii notează ecuația reacției sulfului cu hidrogenul și o explică din punctul de vedere al oxido-reducerii. Apoi se are în vedere o altă metodă de producere a hidrogenului sulfurat: reacția de schimb a acizilor cu sulfuri metalice. Să comparăm această metodă cu metodele de producere a halogenurilor de hidrogen. Observăm că gradul de oxidare a sulfului în reacțiile de schimb nu se modifică.

Ce proprietăți are hidrogenul sulfurat? Într-o conversație, aflăm proprietățile fizice și notăm efectul fiziologic. Determinăm proprietățile chimice prin experimentarea arderii hidrogenului sulfurat în aer în diferite condiții. Ce se poate forma ca produse de reacție? Considerăm reacțiile din punctul de vedere al oxido-reducerii:

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

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

Atragem atenția elevilor asupra faptului că la arderea completă are loc o oxidare mai completă (S -2 - 6 e - = S +4 ) decât în ​​al doilea caz (S -2 - 2 e - = S 0 ).

Discutăm cum va decurge procesul dacă clorul este folosit ca agent oxidant. Demonstrăm experiența amestecării gazelor în două cilindri, al căror vârf este pre-umplut cu clor, partea inferioară cu hidrogen sulfurat. Clorul se decolorează și se formează clorură de hidrogen. Sulful se depune pe pereții cilindrului. După aceasta, luăm în considerare esența reacției de descompunere a hidrogenului sulfurat și conducem studenții la concluzia despre natura acidă a hidrogenului sulfurat, confirmând-o cu experiența cu turnesol. Apoi efectuăm o reacție calitativă la ionul sulfură și compunem ecuația reacției:

N / A 2 S+Pb (NR 3 ) 2 =2NaNO 3 +PbS ↓

Împreună cu elevii formulăm concluzia: hidrogenul sulfurat este doar un agent reducător în reacțiile redox, este de natură acidă, iar soluția sa în apă este un acid.

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

Îi conducem pe studenți la concluzia că există o legătură genetică între compușii sulfului și începem o conversație despre compușiS +4 . Demonstrăm experimente: 1) obținerea oxidului de sulf (IV), 2) decolorarea soluției de fuchsină, 3) dizolvarea oxidului de sulf (IV) în apă, 4) detectarea acidului. Compunem ecuații de reacție pentru experimentele efectuate și analizăm esența reacțiilor:

2SDESPRE 2 + DESPRE 2 =2 SDESPRE 3 ; SDESPRE 2 +2 ore 2 S=3S+2H 2 DESPRE.

Acidul sulfuros este un compus instabil, care se descompune cu ușurință în oxid de sulf (IV) și apă, de aceea există numai în soluții apoase. Acest acid este de putere medie. Formează două rânduri de săruri: cele din mijloc sunt sulfiți (SDESPRE 3 -2 ), acid – hidrosulfiți (H.S.DESPRE 3 -1 ).

Demonstrăm experiență: determinarea calitativă a sulfiților, interacțiunea sulfiților cu un acid puternic, care eliberează gazSDESPRE 2 miros înțepător:

LA 2 SDESPRE 3 + N 2 SDESPRE 4 → K 2 SDESPRE 4 + N 2 O +SDESPRE 2

Consolidare. Lucrați la două opțiuni pentru a elabora scheme de aplicare: 1 opțiune pentru hidrogen sulfurat, a doua opțiune pentru oxid de sulf (IV)

Reflecţie . Să rezumam munca:

Despre ce legături am vorbit astăzi?

Ce proprietăți prezintă compușii sulfului?II) Și (IV).

Numiți domeniile de aplicare ale acestor compuși

VII. Tema pentru acasă: §11,12, exercițiile 3-5 (p.34)

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

§ 8.1. Reacții redox

CERCETARE DE LABORATOR
(continuare)

2. Ozonul este un agent oxidant.

Ozonul este cea mai importantă substanță pentru natură și oameni.

Ozonul creează o ozonosferă în jurul Pământului la o altitudine de 10 până la 50 km, cu un conținut maxim de ozon la o altitudine de 20–25 km. Fiind în straturile superioare ale atmosferei, ozonul nu permite ca majoritatea razelor ultraviolete ale soarelui, care au un efect dăunător asupra oamenilor, animalelor și plantelor, să ajungă la suprafața Pământului. În ultimii ani, au fost descoperite zone ale ozonosferei cu conținut de ozon foarte redus, așa-numitele găuri de ozon. Nu se știe dacă găurile de ozon s-au format înainte. Motivele apariției lor sunt, de asemenea, neclare. Se presupune că freonii care conțin clor din frigidere și cutii de parfum, sub influența radiațiilor ultraviolete de la Soare, eliberează atomi de clor, care reacționează cu ozonul și reduc astfel concentrația acestuia în straturile superioare ale atmosferei. Oamenii de știință sunt extrem de îngrijorați de pericolul găurilor de ozon din atmosferă.
În atmosfera inferioară, ozonul se formează ca urmare a unei serii de reacții secvențiale între oxigenul atmosferic și oxizii de azot emise de motoarele de mașini prost reglate și descărcările de la liniile electrice de înaltă tensiune.
Ozonul este foarte dăunător pentru respirație - distruge țesutul bronhiilor și plămânilor. Ozonul este extrem de toxic (mai puternic decât monoxidul de carbon). Concentrația maximă admisă în aer este de 10–5%.
Astfel, ozonul din straturile superioare și inferioare ale atmosferei are efecte opuse asupra oamenilor și asupra lumii animale.
Ozonul, împreună cu clorul, este folosit pentru a trata apa pentru a descompune impuritățile organice și a ucide bacteriile. Cu toate acestea, atât clorarea, cât și ozonarea apei au avantajele și dezavantajele lor. Când apa este clorurată, bacteriile sunt aproape complet distruse, dar se formează substanțe organice de natură cancerigenă care sunt dăunătoare sănătății (promovează dezvoltarea cancerului) - dioxine și compuși similari. Când apa este ozonizată, astfel de substanțe nu se formează, dar ozonul nu ucide toate bacteriile, iar bacteriile vii rămase se înmulțesc abundent după un timp, absorbind rămășițele bacteriilor ucise, iar apa devine și mai contaminată cu flora bacteriană. Prin urmare, ozonarea apei potabile este cel mai bine utilizată atunci când este utilizată rapid. Ozonarea apei din piscine este foarte eficientă atunci când apa circulă continuu prin ozonizator. Ozonul este folosit și pentru purificarea aerului. Este unul dintre agenții oxidanți ecologici care nu lasă produse dăunătoare ale descompunerii sale.

Ozonul oxidează aproape toate metalele, cu excepția metalelor din grupa aurului și a platinei.

Ozonul se obține cel mai adesea prin acționarea asupra oxigenului gazos cu o descărcare electrică liniștită (fără strălucire sau scântei), care apare între pereții vaselor interne și externe ale ozonizatorului. Cel mai simplu ozonizator poate fi realizat cu ușurință din tuburi de sticlă cu dopuri. Veți înțelege cum să faceți acest lucru din Fig. 8.4. Electrodul interior este o tijă de metal (cui lung), electrodul exterior este o spirală de sârmă. Aerul poate fi suflat cu o pompă de aer de acvariu sau cu un bec de cauciuc dintr-o sticlă de pulverizare. În fig. 8.4 Electrodul interior este amplasat într-un tub de sticlă ( De ce crezi?), dar puteți asambla un ozonizator fără el.

dopurile de cauciuc sunt corodate rapid de ozon.
Este convenabil să obțineți tensiune înaltă din bobina de inducție a sistemului de aprindere al mașinii prin deschiderea continuă a conexiunii la o sursă de joasă tensiune (baterie sau redresor de 12 V).

Randamentul de ozon este de câteva procente.
Ozonul poate fi detectat calitativ folosind o soluție de amidon de iodură de potasiu. O bandă de hârtie de filtru poate fi înmuiată în această soluție sau soluția poate fi adăugată în apă ozonizată, iar aerul cu ozon poate fi trecut prin soluție într-o eprubetă. Oxigenul nu reacționează cu ionul de iodură.

Ecuația reacției:

2I – + O 3 + H 2 O = I 2 + O 2 + 2OH – .
Scrieți ecuațiile pentru reacțiile de câștig și pierdere de electroni. Aduceți o fâșie de hârtie de filtru umezită cu această soluție la ozonator.(De ce ar trebui să conțină o soluție de iodură de potasiu amidon?) Peroxidul de hidrogen interferează cu determinarea ozonului folosind această metodă..
(De ce?)

Calculați EMF al reacției folosind potențialele electrodului:

3. Proprietăți reducătoare ale hidrogenului sulfurat și ale ionului sulfurat.
Hidrogenul sulfurat este un gaz incolor cu miros de ouă putrezite (unele proteine ​​conțin sulf).
Pentru a efectua experimente cu hidrogen sulfurat, puteți utiliza hidrogen sulfurat gazos, trecând-o printr-o soluție cu substanța studiată sau adăugați apă cu hidrogen sulfurat pregătită în prealabil la soluțiile studiate (acest lucru este mai convenabil). Multe reacții pot fi efectuate cu o soluție de sulfură de sodiu (reacții cu ionul sulfură S 2–).

Lucrați cu hidrogen sulfurat numai sub tiraj! Amestecuri de hidrogen sulfurat cu aer ard exploziv.

Hidrogenul sulfurat este produs de obicei într-un aparat Kipp prin reacția acidului sulfuric 25% (diluat 1:4) sau acid clorhidric 20% (diluat 1:1) pe sulfură de fier sub formă de bucăți de dimensiunea de 1-2 cm. Ecuația de reacție:

Cantități mici de hidrogen sulfurat pot fi obținute prin introducerea sulfurei de sodiu cristalină într-un balon cu dop prin care se trece o pâlnie de picurare cu robinet și un tub de evacuare. Turnați încet 5-10% acid clorhidric din pâlnie (de ce nu sulf?), balonul este agitat constant prin agitare pentru a evita acumularea locală de acid nereacționat. Dacă nu se face acest lucru, amestecarea neașteptată a componentelor poate duce la o reacție violentă, expulzarea dopului și distrugerea balonului.
Un flux uniform de hidrogen sulfurat se obține prin încălzirea compușilor organici bogați în hidrogen, cum ar fi parafina, cu sulf (1 parte parafină la 1 parte sulf, 300 ° C).
Pentru a obține apă cu hidrogen sulfurat, hidrogenul sulfurat este trecut prin apă distilată (sau fiartă). Aproximativ trei volume de hidrogen sulfurat gazos se dizolvă într-un volum de apă. Când stați în aer, apa cu hidrogen sulfurat devine treptat tulbure. Peroxidul de hidrogen interferează cu determinarea ozonului folosind această metodă..
Hidrogenul sulfurat este un agent reducător puternic: reduce halogenii la halogenuri de hidrogen și acidul sulfuric la dioxid de sulf și sulf.
Hidrogenul sulfurat este otrăvitor. Concentrația maximă admisă în aer este de 0,01 mg/l. Chiar și la concentrații scăzute, hidrogenul sulfurat irită ochii și căile respiratorii și provoacă dureri de cap. Concentrațiile peste 0,5 mg/l pun viața în pericol. La concentrații mai mari, sistemul nervos este afectat. Inhalarea de hidrogen sulfurat poate provoca stop cardiac și respirator. Uneori, hidrogenul sulfurat se acumulează în peșteri și puțuri de canalizare, iar o persoană prinsă acolo își pierde instantaneu cunoștința și moare.
În același timp, băile cu hidrogen sulfurat au un efect de vindecare asupra corpului uman.

3a. Reacția hidrogenului sulfurat cu peroxidul de hidrogen.

Studiați efectul soluției de peroxid de hidrogen asupra apei cu hidrogen sulfurat sau soluției de sulfură de sodiu.
Pe baza rezultatelor experimentelor, compuneți ecuații de reacție. Calculați EMF al reacției și trageți o concluzie despre posibilitatea trecerii acesteia.

3b. Reacția hidrogenului sulfurat cu acidul sulfuric.

Se toarnă acid sulfuric concentrat prin picurare într-o eprubetă cu 2-3 ml apă cu hidrogen sulfurat (sau soluție de sulfură de sodiu). (cu grijă!) până când apare turbiditatea. Ce este această substanță? Ce alte produse ar putea fi produse în această reacție?
Scrieți ecuațiile reacției. Calculați EMF al reacției folosind potențialele electrodului:

4. Dioxid de sulf și ion sulfit.

Dioxidul de sulf, dioxidul de sulf, este cel mai important poluant atmosferic emis de motoarele de automobile atunci când se utilizează benzină slab purificată și de cuptoarele în care se ard cărbuni cu conținut de sulf, turbă sau păcură.
În fiecare an, milioane de tone de dioxid de sulf sunt eliberate în atmosferă din cauza arderii cărbunelui și petrolului.
Dioxidul de sulf se găsește în mod natural în gazele vulcanice. Dioxidul de sulf este oxidat de oxigenul atmosferic în trioxid de sulf, care, absorbind apa (vaporii), se transformă în acid sulfuric. Ploaia acidă care căde distruge părți de ciment ale clădirilor, monumente arhitecturale și sculpturi sculptate din piatră. Ploaia acidă încetinește creșterea plantelor și chiar duce la moartea acestora și ucide organismele vii din corpurile de apă. Astfel de ploi spăla îngrășămintele cu fosfor, care sunt slab solubile în apă, din terenurile arabile, care, atunci când sunt eliberate în corpurile de apă, duc la proliferarea rapidă a algelor și la o mlaștină rapidă a iazurilor și râurilor.

Dioxidul de sulf este un gaz incolor cu miros înțepător. Dioxidul de sulf ar trebui să fie obținut și lucrat cu sub tiraj. Dioxidul de sulf poate fi obținut prin introducerea a 5-10 g de sulfit de sodiu într-un balon închis cu un dop cu un tub de evacuare și o pâlnie de picurare. Dintr-o pâlnie de picurare cu 10 ml acid sulfuric concentrat
(atenție extremă!)
se toarnă picătură cu picătură pe cristalele de sulfit de sodiu. În loc de sulfit de sodiu cristalin, puteți folosi soluția sa saturată.
Dioxidul de sulf poate fi produs și prin reacția dintre metalul de cupru și acidul sulfuric. Într-un balon cu fund rotund, prevăzut cu dop cu tub de evacuare a gazului și pâlnie de picurare, așezați așchii de cupru sau bucăți de sârmă și turnați puțin acid sulfuric din pâlnia de picurare (se iau aproximativ 6 ml de acid sulfuric concentrat la 10 g de cupru). Pentru a începe reacția, încălziți ușor balonul. După aceasta, adăugați acidul picătură cu picătură. Scrieți ecuațiile de acceptare și pierdere de electroni și ecuația totală.

Proprietățile dioxidului de sulf pot fi studiate prin trecerea gazului printr-o soluție de reactiv, sau sub formă de soluție apoasă (acid sulfuros). Aceleași rezultate se obțin atunci când se utilizează soluții acidulate de sulfiți de sodiu Na 2 SO 3 și sulfiți de potasiu K 2 SO 3. Până la patruzeci de volume de dioxid de sulf sunt dizolvate într-un volum de apă (se obține o soluție de ~6%).

Preziceți produșii de reacție ai acidului sulfuros și a peroxidului de hidrogen. Testează-ți ipoteza cu experiență.
Adăugați aceeași cantitate de soluție de peroxid de hidrogen 3% la 2-3 ml de acid sulfuros. Cum se demonstrează formarea produșilor de reacție așteptați?
Repetați același experiment cu soluții acidulate și alcaline de sulfit de sodiu.
Scrieți ecuațiile reacției și calculați emf-ul procesului.
Selectați potențialul electrodului de care aveți nevoie:

4b. Reacția dintre dioxidul de sulf și hidrogenul sulfurat.

Această reacție are loc între SO2 și H2S gazos și servește la producerea sulfului. Reacția este, de asemenea, interesantă pentru că cei doi poluanți ai aerului se distrug reciproc.
Are loc această reacție între soluțiile de hidrogen sulfurat și dioxid de sulf? Răspunde la această întrebare cu experiență.

Selectați potențialele electrodului pentru a determina dacă poate apărea o reacție în soluție:

Încercați să efectuați un calcul termodinamic al posibilității de reacții.

Caracteristicile termodinamice ale substanțelor pentru a determina posibilitatea unei reacții între substanțele gazoase sunt următoarele:

În ce stare a substanțelor - gazoase sau în soluție - sunt mai de preferat reacțiile?

Proprietăți chimice Proprietăți fiziceÎn condiții normale, hidrogenul sulfurat este un gaz incolor cu un miros puternic, caracteristic de ouă putrezite. Proprietăți fizice T

1. pl = -86 °C,

kip = -60 °C, slab solubil în apă, la 20 °C 2,58 ml de H 2 S se dizolvă în 100 g apă Foarte toxic, dacă este inhalat provoacă paralizie, care poate fi fatală. În natură, este eliberat ca parte a gazelor vulcanice și se formează în timpul degradării organismelor vegetale și animale. Este foarte solubil în apă, când este dizolvat, formează acid hidrosulfurat slab.

Într-o soluție apoasă, hidrogenul sulfurat are proprietățile unui acid dibazic slab:

1. H2S = HS- + H+; HS- = S2- + H+.

Hidrogenul sulfurat arde în aer

flacără albastră. Cu acces limitat la aer, se formează sulf liber:

2H2S + O2 = 2H2O + 2S.

1. Cu alimentarea în exces de aer, arderea hidrogenului sulfurat duce la formarea de oxid de sulf (IV): 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2.

Hidrogenul sulfurat are proprietăți reducătoare.

În funcție de condiții, hidrogenul sulfurat poate fi oxidat în soluție apoasă la sulf, dioxid de sulf și acid sulfuric.

De exemplu, decolorează apa cu brom:

H2S + Br2 = 2HBr + S.

interacționează cu apa cu clor:

3PbO2 + 4H2S = 3PbS + SO2 + 4H2O.

1. Interacțiunea hidrogenului sulfurat cu dioxidul de sulf utilizat pentru obținerea sulfului din gazele reziduale din producția metalurgică și acid sulfuric:

S02 + 2H2S = 3S + 2H2O.

Formarea sulfului nativ în timpul proceselor vulcanice este asociată cu acest proces.

1. Când dioxidul de sulf și hidrogenul sulfurat sunt trecute simultan printr-o soluție alcalină, se formează tiosulfat:

4SO2 + 2H2S + 6NaOH = 3Na2S2O3 + 5H2O.

1. Reacția acidului clorhidric diluat cu sulfura de fier (II).

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

1. Reacția sulfurei de aluminiu cu apa rece

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S

1. Sinteză directă din elemente apare atunci când hidrogenul este trecut peste sulf topit:

H2 + S = H2S.

1. Încălzirea unui amestec de parafină și sulf.

1.9. Acid sulfurat de hidrogen și sărurile sale

Acidul de hidrogen sulfurat are toate proprietățile acizilor slabi. Reacționează cu metale, oxizi de metal, baze.

Ca acid dibazic, formează două tipuri de săruri - sulfuri si hidrosulfuri . Hidrosulfurile sunt foarte solubile în apă, sulfurile de metale alcaline și alcalino-pământoase, de asemenea, iar sulfurile de metale grele sunt practic insolubile.

Sulfurile metalelor alcaline și alcalino-pământoase nu sunt colorate, restul au o culoare caracteristică, de exemplu, sulfuri de cupru (II), nichel și plumb - negru, cadmiu, indiu, staniu - galben, antimoniu - portocaliu.

Sulfurile ionice ale metalelor alcaline M 2 S au o structură de tip fluorit, în care fiecare atom de sulf este înconjurat de un cub de 8 atomi de metal și fiecare atom de metal este înconjurat de un tetraedru de 4 atomi de sulf. Sulfurile de tip MS sunt caracteristice metalelor alcalino-pământoase și au o structură de tip clorură de sodiu, în care fiecare metal și atom de sulf este înconjurat de un octaedru de atomi de un tip diferit. Când natura covalentă a legăturii metal-sulf este întărită, se realizează structuri cu numere de coordonare mai mici.

Sulfurile metalelor neferoase se găsesc în natură ca minerale și minereuri și servesc drept materii prime pentru producerea metalelor.

Profesor de chimie

Continuare. Vedea în nr. 22/2005;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11, 18, 19, 21/2008;
1, 3, 10/2009

1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;

LECȚIA 30

Clasa a 10-a (primul an de studiu)

Sulful și compușii săi

1. Poziția în tabelul lui D.I Mendeleev, structura atomului.

2. Originea numelui.

3. Proprietăți fizice.

4. Proprietăți chimice.

5. A fi în natură.

6. Metode de bază de obţinere.

În tabelul periodic, sulful se află în subgrupul principal al grupului VI (subgrupul de calcogen). Formula electronică a sulfului 1 s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 4, aceasta r-element. În funcție de starea sa, sulful poate prezenta valență II, IV sau VI:

S: 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3d 0 (valenta II),

S*: 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3d 1 (valenta IV),

S**: 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 2 (valenta VI).

Stările de oxidare caracteristice ale sulfului sunt –2, +2, +4, +6 (în disulfurile care conțin o legătură –S–S– cu punte (de exemplu, FeS 2), starea de oxidare a sulfului este –1); în compuși face parte din anioni, cu mai multe elemente electronegative – parte din cationi, de exemplu:

Sulf – un element cu electronegativitate mare, prezintă proprietăți nemetalice (acide). Are patru izotopi stabili cu numere de masă 32, 33, 34 și 36. Sulful natural este compus în proporție de 95% din izotopul 32 S.

Numele rusesc pentru sulf provine din cuvântul sanscrit cira– galben deschis, de culoarea sulfului natural. nume latin sulf tradus prin „pulbere inflamabilă”. 1

STRUCTURILE FIZICE

Sulful formează trei modificări alotropice: rombic(-sulf), monoclinic(-sulf) și plastic, sau cauciuc. Sulful ortorombic este cel mai stabil în condiții normale, iar sulful monoclinic este stabil peste 95,5 °C. Ambele modificări alotrope au o rețea cristalină moleculară construită din molecule din compoziția S8 situate în spațiu sub formă de coroană; atomii sunt legați prin legături covalente simple. Diferența dintre sulful rombic și monoclinic este că moleculele sunt împachetate diferit în rețeaua cristalină.

Dacă sulful rombic sau monoclinic este încălzit până la punctul său de fierbere (444,6 °C) și lichidul rezultat este turnat în apă rece, se formează sulf plastic, cu proprietăți asemănătoare cauciucului. Sulful plastic este format din lanțuri lungi în zig-zag. Această modificare alotropă este instabilă și se transformă spontan într-una dintre formele cristaline.

Sulful rombic este un solid cristalin galben; nu se dizolvă în apă (și nu este umezit), dar este foarte solubil în mulți solvenți organici (disulfură de carbon, benzen etc.). Sulful are o conductivitate electrică și termică foarte slabă. Punctul de topire al sulfului ortorombic este de +112,8 °C la o temperatură de 95,5 °C, sulful ortorombic devine monoclinic:

POVESTI CHIMICE

În ceea ce privește proprietățile sale chimice, sulful este un nemetal activ tipic. În reacții poate fi atât un agent oxidant, cât și un agent reducător.

Metale (+):

2Na + S = Na 2 S,

2Al + 3S Al 2 S 3,

Nemetale (+/–)*:

2P + 3S P 2 S 3 ,

S + CI2 = SCl2,

S + 3F 2 = SF 6,

Reacția S + N 2 nu are loc.

H2O (–). sulful nu este umezit de apă.

Oxizi bazici (–).

Oxizi acizi (–).

Baze (+/–):

Reacția S + Cu(OH) 2 nu are loc.

Acizi (nu agenți oxidanți) (–).

Acizi oxidanți (+):

S + 2H2SO4 (conc.) = 3SO2 + 2H20,

S + 2HNO3 (diluat) = H2SO4 + 2NO,

S + 6HNO3 (conc.) = H2S04 + 6NO2 + 2H2O.

În natură, sulful apare atât în ​​stare nativă, cât și sub formă de compuși, dintre care cei mai importanți sunt pirita, cunoscută și sub denumirea de pirita de fier sau sulf (FeS 2), blenda de zinc (ZnS), luciul de plumb (PbS ), gipsul. (CaS042H20), sare Glauber (Na2S0410H20), sare amară (MgS047H20). În plus, sulful face parte din cărbune, petrol, precum și din diferite organisme vii (ca parte a aminoacizilor). În corpul uman, sulful este concentrat în păr.

În condiții de laborator, sulful poate fi obținut folosind reacții redox (ORR), de exemplu:

H2SO3 + 2H2S = 3S + 3H2O,

2H2S + O22S + 2H2O.

COMPUȘI SULFURI IMPORTANȚI

Hidrogen sulfurat (H 2 S) este un gaz incolor cu un miros sufocant, neplăcut de ouă putrezite, otrăvitor (se combină cu hemoglobina din sânge, formând sulfură de fier). Mai greu decât aerul, ușor solubil în apă (2,5 volume de hidrogen sulfurat într-un volum de apă). Legăturile din moleculă sunt covalente polare, sp 3-hibridare, molecula are o structură unghiulară:

Din punct de vedere chimic, hidrogenul sulfurat este destul de activ. Este instabil termic; arde cu ușurință în atmosferă de oxigen sau în aer; ușor oxidat de halogeni, dioxid de sulf sau clorură de fier (III); când este încălzit, interacționează cu unele metale și oxizii acestora, formând sulfuri:

2H2S + O22S + 2H2O,

2H2S + 3O22SO2 + 2H2O,

H2S + Br2 = 2HBr + S,

2H2S + SO23S + 2H2O,

2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl,

H2S + Zn ZnS + H2,

H2S + CaO CaS + H2O.

În condiții de laborator, hidrogenul sulfurat se obține prin tratarea sulfurilor de fier sau zinc cu acizi minerali puternici sau prin hidroliza ireversibilă a sulfurei de aluminiu:

ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S,

Al2S03 + 6HOH2Al(OH)3 + 3H2S.

soluție de hidrogen sulfurat în apă - apă cu hidrogen sulfurat, sau acid hidrosulfurat . Un electrolit slab, practic nu se disociază în a doua etapă. Cum un acid dibazic formează două tipuri de săruri −:

sulfuri si hidrosulfuri

Acidul de hidrogen sulfurat prezintă toate proprietățile generale ale acizilor. În plus, hidrogenul sulfurat, acidul hidrosulfurat și sărurile sale prezintă o puternică capacitate de reducere.

De exemplu:

H2S + Zn = ZnS + H2,

H2S + CuO = CuS + H2O, Reacție calitativă la ionul sulfură

este interacțiunea cu sărurile de plumb solubile; În acest caz, un precipitat negru de sulfură de plumb precipită:

Pb 2+ + S 2– -> PbS,

Pb(NO3)2 + Na2S = PbS + 2NaNO3. Oxid de sulf (IV). SO 2 – dioxid de sulf, dioxid de sulf sp- un gaz incolor cu miros înțepător, otrăvitor. Oxid acid. Legăturile din moleculă sunt covalente polare, 2 -hibridarea. Mai greu decât aerul, foarte solubil în apă (într-un volum de apă - până la 80 de volume de SO 2), se formează atunci când este dizolvat

acid sulfuros

, existent doar in solutie:

H2O + SO2H2S03.

În ceea ce privește proprietățile acido-bazice, dioxidul de sulf prezintă proprietățile unui oxid acid tipic, de asemenea, acidul sulfuros prezintă toate proprietățile tipice ale acizilor:

SO 2 + CaO CaSO 3,

H2SO3 + Zn = ZnSO3 + H2,

H2SO3 + CaO = CaS03 + H2O.

În ceea ce privește proprietățile redox, dioxidul de sulf, acidul sulfuros și sulfiții pot prezenta dualitate redox (cu predominanța proprietăților reducătoare). Cu agenți reducători mai puternici, compușii cu sulf (IV) se comportă ca agenți de oxidare: Cu agenți oxidanți mai puternici, aceștia prezintă proprietăți reducătoare:ÎN

industrie

se obține dioxid de sulf:

La arderea sulfului:

Prăjirea piritei și a altor sulfuri:

4FeS 2 + 11O 2 2Fe 2 O 3 + 8SO 2, 2ZnS + 3O 2 2ZnO + 2SO 2 . LA

metode de laborator

chitanțele includ:

Efectul acizilor puternici asupra sulfiților:

Na2S03 + 2HCI = 2NaCI + S02 + H20;

Interacțiunea acidului sulfuric concentrat cu metalele grele: Cu + 2H2SO4 (conc.) = CuS04 + SO2 + 2H2O.

Reacții calitative la ionul sulfit

– decolorarea „apei cu iod” sau acțiunea acizilor minerali puternici:

Na 2 SO 3 + I 2 + 2NaOH = 2NaI + Na 2 SO 4 + H 2 O, Ca2SO3 + 2HCI = CaCI2 + H2O + SO2. Oxid de sulf(VI). SO 3 – sp trioxid de sulf sau anhidridă sulfurică , este un lichid incolor, care la temperaturi sub 17 ° C se transformă într-o masă cristalină albă. Otrăvitoare. Există sub formă de polimeri (moleculele monomerice există doar în faza gazoasă), legăturile din moleculă sunt covalente polare,.

Formată prin oxidarea dioxidului de sulf: S03 + H20 = H2S04+,

Q Q n

SO3.

Conform proprietăților sale acido-bazice, este un oxid acid tipic:

SO3 + H2O = H2SO4,

SO 3 + CaO = CaSO 4,

În ceea ce privește proprietățile redox, acesta acționează ca un agent oxidant puternic, fiind de obicei redus la SO 2 sau sulfiți:

În forma sa pură, nu are valoare practică, este un produs intermediar în producerea acidului sulfuric. Acid sulfuric – lichid gras uleios, fără culoare și miros. Foarte solubil în apă (cu mare exo-efect). Higroscopic, otrăvitor, provoacă arsuri grave ale pielii. Este un electrolit puternic. Acidul sulfuric formează două tipuri de săruri: sulfațiŞi

hidrosulfati

, care prezintă toate proprietățile generale ale sărurilor.

Sulfații metalelor active sunt stabili termic, iar sulfații altor metale se descompun chiar și cu o încălzire ușoară:

Na 2 SO 4 nu se descompune,

ZnSO 4 ZnO + SO 3,

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

Ag 2 SO 4 2Ag + SO 2 + O 2, HgS04 Hg + SO2 + O2.

O soluție cu o fracție de masă de acid sulfuric sub 70% este de obicei considerată diluată; peste 70% – concentrat; o soluție de SO 3 în acid sulfuric anhidru se numește oleum (concentrația de trioxid de sulf în oleum poate ajunge la 65%).

Diluat

acidul sulfuric prezintă toate proprietățile caracteristice acizilor tari:

H 2 SO 4 2H + + SO 4 2– ,

H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2,

Nu are loc reacția H2SO4 (diluat) + Cu, H2SO4 + CaO = CaSO4 + H2O,

CaC03 + H2SO4 = CaS04 + H2O + CO2.

Concentrat

acidul sulfuric este un agent oxidant puternic, mai ales atunci când este încălzit.

Oxidează multe metale, nemetale și unele substanțe organice. Metalele din grupa fierului, aurului și platinei nu se oxidează sub influența acidului sulfuric concentrat (cu toate acestea, fierul se dizolvă bine atunci când este încălzit în acid sulfuric moderat concentrat cu o fracție de masă de 70%). Când acidul sulfuric concentrat reacţionează cu alte metale, se formează sulfaţi şi produşi de reducere a acidului sulfuric.

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

5H2SO4 (conc.) + 8Na = 4Na2SO4 + H2S + 4H2O,

H2S04 (conc.) pasivează Fe, Al. Atunci când interacționează cu nemetale, acidul sulfuric concentrat este redus la SO2: 5H2SO4 (conc.) + 2P = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O,

2H2SO4 (conc.) + C = 2H2O + CO2 + 2SO2.

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

2) oxidarea SO 2 la SO 3 în prezența unui catalizator – oxid de vanadiu:

3) dizolvarea SO 3 în acid sulfuric pentru a obține oleum:

Formată prin oxidarea dioxidului de sulf: S03 + H20 = H2S04+,

Q S03 + H2S04 (conc.) = H2S04 Q n

Reacția calitativă la ionul sulfat– interacţiunea cu cationul de bariu, rezultând precipitarea unui precipitat alb, BaSO 4 .

Ba 2+ + SO 4 2– -> BaSO 4,

BaCl2 + Na2S04 = BaS04 + 2NaCl.

Test pe tema „Sulful și compușii săi”

1. Sulful și oxigenul sunt:

a) buni conductori ai energiei electrice;

b) aparțin subgrupului de calcogeni;

c) foarte solubil în apă;

d) au modificări alotropice.

2. Ca rezultat al reacției acidului sulfuric cu cuprul, puteți obține:

a) hidrogen; b) sulf;

c) dioxid de sulf; d) hidrogen sulfurat.

3. Hidrogenul sulfurat este:

a) gaz otrăvitor;

b) agent oxidant puternic;

c) agent reducător tipic;

d) unul dintre alotropii sulfului.

4. Fracția de masă (în %) a oxigenului din anhidrida sulfurică este egală cu:

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

5. Oxidul de sulf (IV) este o anhidridă:

a) acid sulfuric;

b) acid sulfuros;

c) acid sulfurat de hidrogen;

d) acid tiosulfuric.

6. Cu ce ​​procent va scădea masa hidrosulfitului de potasiu după calcinare?

c) hidrosulfitul de potasiu este stabil termic;

7. Puteți schimba echilibrul către reacția directă de oxidare a dioxidului de sulf în anhidridă sulfurică:

a) folosind un catalizator;

b) creșterea presiunii;

c) reducerea presiunii;

d) reducerea concentraţiei de oxid de sulf (VI).

8. Când pregătiți o soluție de acid sulfuric, trebuie să:

a) se toarnă acid în apă;

b) se toarnă apă în acid;

c) ordinea infuziei nu contează;

d) acidul sulfuric nu se dizolvă în apă.

9. Ce masă (în g) de sulfat de sodiu decahidrat trebuie adăugată la 100 ml de soluție de sulfat de sodiu 8% (densitate 1,07 g/ml) pentru a dubla fracția de masă a sării din soluție?

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

10. Pentru a determina ionul sulfit în analiza calitativă, puteți utiliza:

a) cationi de plumb;

b) „apă iodată”;

c) soluție de permanganat de potasiu;

d) acizi minerali tari.

Cheia testului

b, d	V	a, c	b	b	G	b, d	O	V	b, d

Sarcini și exerciții despre sulf și compușii săi

Lanț de transformare

1. Sulf -> sulfură de fier (II) -> hidrogen sulfurat -> dioxid de sulf -> trioxid de sulf > acid sulfuric > oxid de sulf (IV).

3. Acid sulfuric -> dioxid de sulf -> sulf -> dioxid de sulf -> trioxid de sulf -> acid sulfuric.

4. Dioxid de sulf -> sulfit de sodiu -> hidrosulfit de sodiu -> sulfit de sodiu -> sulfat de sodiu.

5. Pirita -> dioxid de sulf -> anhidrida sulfurica -> acid sulfuric -> oxid de sulf (IV) -> sulfit de potasiu -> anhidrida sulfuroasa.

6. Pirita > dioxid de sulf -> sulfit de sodiu -> sulfat de sodiu -> sulfat de bariu -> sulfura de bariu.

7. Sulfura de sodiu -> A -> B -> C -> D -> sulfat de bariu (toate substanțele conțin sulf; prima, a doua și a patra reacție sunt ORR).

Nivelul A

1. 6,5 litri de hidrogen sulfurat au fost trecuți printr-o soluție care conține 5 g hidroxid de sodiu.

Determinați compoziția soluției rezultate. Răspuns.

2. 7 g NaHS, 5,61 g H2S.

Determinați compoziția soluției rezultate. Ce masă de sare Glauber trebuie adăugată la 100 ml de soluție de sulfat de sodiu 8% (densitatea soluției este de 1,07 g/ml) pentru a dubla fracția de masă a substanței din soluție?

3. 30,5 g Na2S0410H20.

Determinați compoziția soluției rezultate. La 40 g de soluţie de acid sulfuric 12% s-au adăugat 4 g de anhidridă sulfuric. Calculați fracția de masă a substanței din soluția rezultată.

4. 22% H2S04.

Determinați compoziția soluției rezultate. Un amestec de sulfură de fier (II) și pirit, cu o greutate de 20,8 g, a fost supus unei arderi prelungite, rezultând formarea a 6,72 litri de produs gazos (o.s.).

5. Determinați masa reziduului solid format în timpul arderii.

Determinați compoziția soluției rezultate. 16 g Fe2O3.

6. Există un amestec de cupru, carbon și oxid de fier (III) cu un raport molar al componentelor de 4:2:1 (în ordinea enumerată). Ce volum de acid sulfuric 96% (densitate 1,84 g/ml) este necesar pentru a dizolva complet 2,2 g dintr-un astfel de amestec atunci când este încălzit?

4,16 ml soluţie de H2S04. Pentru a oxida 3,12 g de hidrosulfit de metal alcalin, a fost necesar să se adauge 50 ml dintr-o soluție în care concentrațiile molare de dicromat de sodiu și acid sulfuric sunt de 0,2 mol/l, respectiv 0,5 mol/l. Se determină compoziția și masa reziduului care se va obține atunci când soluția este evaporată după reacție.

Răspuns

. 7,47 g amestec de sulfați de crom (3,92 g) și sodiu (3,55 g).

1. Nivelul B

(probleme la oleum)

Ce masă de trioxid de sulf trebuie dizolvată în 100 g soluție de acid sulfuric 91% pentru a obține 30% oleum?

Soluţie Dupa problema:

Soluţie m

(H2S04) = 100 0,91 = 91 g,

(H20) = 100 0,09 = 9 g, Soluţie(H20) = 9/18 = 0,5 mol.

O parte din SO3 adăugat (

1) va reacționa cu H2O:

H2O + SO3 = H2SO4.

Soluţie Conform ecuației reacției:

(S03) = (H20) = 0,5 mol. Soluţie 1 (SO 3) = 0,5 80 = 40 g.

Soluţie Partea a doua SO 3 (

2) va fi folosit pentru a crea o concentrație de oleum. Să exprimăm fracția de masă a oleumului:

Soluţie 2 (SO3) = 60 g. Soluţie Masa totală de trioxid de sulf: Soluţie(SO 3) =

4,16 ml soluţie de H2S04. 1 (SO 3) +

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

4,16 ml soluţie de H2S04.. 100 g SO3.

3. Pentru neutralizarea a 34,5 g de oleum se consumă 74,5 ml dintr-o soluție 40% de hidroxid de potasiu (densitate 1,41 g/ml). Câți moli de anhidridă sulfuric sunt la 1 mol de acid sulfuric în acest oleum?

4,16 ml soluţie de H2S04.. 0,5 mol SO3.

4. Prin adăugarea de oxid de sulf(VI) la 300 g de soluție de acid sulfuric 82% se obține oleum cu o fracție de masă de trioxid de sulf de 10%. Aflați masa de anhidridă sulfurică utilizată.

4,16 ml soluţie de H2S04.. 300 g SO3.

5. Prin adăugarea a 400 g de trioxid de sulf la 720 g de soluție apoasă de acid sulfuric s-a obținut oleum cu o fracție de masă de 7,14%. Aflați fracția de masă a acidului sulfuric din soluția originală.

4,16 ml soluţie de H2S04.. 90% H2S04.

6. Găsiți masa unei soluții de acid sulfuric 64% dacă adăugarea a 100 g de trioxid de sulf la această soluție produce oleum care conține 20% trioxid de sulf.

4,16 ml soluţie de H2S04.. 44,4 g soluţie de H2S04.

7. Ce mase de trioxid de sulf și soluție de acid sulfuric 91% trebuie amestecate pentru a obține 1 kg de 20% oleum?

4,16 ml soluţie de H2S04.. 428,6 g SO3 şi 571,4 g soluţie H2SO4.

8. La 400 g de oleum care conține 20% trioxid de sulf s-au adăugat 100 g de soluție de acid sulfuric 91%.

4,16 ml soluţie de H2S04. Aflați fracția de masă a acidului sulfuric din soluția rezultată.

9. . 92% H2S04 în oleum.

4,16 ml soluţie de H2S04. Aflați fracția de masă a acidului sulfuric din soluția obținută prin amestecarea a 200 g de oleum 20% și a 200 g de soluție de acid sulfuric 10%.

10. . 57,25% H2S04.

4,16 ml soluţie de H2S04. Ce masă de soluție de acid sulfuric 50% trebuie adăugată la 400 g de oleum 10% pentru a obține o soluție de acid sulfuric 80%?

4,16 ml soluţie de H2S04.. 296,67 g soluţie 50% H2S04.

. 114,83 g oleum.

1. SARCINI CALITATIVE

4,16 ml soluţie de H2S04. Gazul incolor A cu un miros caracteristic puternic este oxidat de oxigen în prezența unui catalizator în compusul B, care este un lichid volatil. Substanța B, combinându-se cu varul nestins, formează sarea C. Identificați substanțele, scrieți ecuațiile reacției.

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

4,16 ml soluţie de H2S04. Când o soluție de sare A este încălzită, se formează precipitatul B. Același precipitat se formează atunci când un alcalin acționează asupra unei soluții de sare A. Când un acid acționează asupra sării A, se eliberează gaz C, care decolorează soluția de permanganat de potasiu. . Identificați substanțele, scrieți ecuațiile de reacție.

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

4,16 ml soluţie de H2S04. Când gazul A este oxidat cu acid sulfuric concentrat, se formează o substanță simplă B, o substanță complexă C și apă. Soluțiile substanțelor A și C reacționează între ele formând un precipitat de substanță B. Identificați substanțele, scrieți ecuațiile reacției.

4. În reacția de combinare a doi oxizi A și B, lichid la temperaturi obișnuite, se formează substanța C, a cărei soluție concentrată conține zaharoză. Identificați substanțele, scrieți ecuațiile de reacție.

4,16 ml soluţie de H2S04.. Substanțe: A – SO 3, B – H 2 O, C – H 2 SO 4.

5. La dispoziția dumneavoastră sunt sulfură de fier(II), sulfură de aluminiu și soluții apoase de hidroxid de bariu și clorură de hidrogen. Obțineți șapte săruri diferite din aceste substanțe (fără a utiliza ORR).

4,16 ml soluţie de H2S04.. Săruri: AlCI3, BaS, FeCI2, BaCI2, Ba(OH)CI, Al(OH)CI2, Al(OH)2CI.

6. Când acidul sulfuric concentrat acționează asupra bromurilor, se eliberează dioxid de sulf, iar asupra iodurilor se eliberează hidrogen sulfurat. Scrieți ecuațiile reacției. Explicați diferența de natură a produselor în aceste cazuri.

4,16 ml soluţie de H2S04.. Ecuații de reacție:

2H2SO4 (conc.) + 2NaBr = SO2 + Br2 + Na2SO4 + 2H2O,

5H2SO4 (conc.) + 8NaI = H2S + 4I2 + 4Na2SO4 + 4H2O.

1 Vezi: Lidin R.A.„Manual de chimie generală și anorganică”. M.: Educație, 1997.

* Semnul +/– înseamnă că această reacție nu are loc cu toți reactivii sau în condiții specifice.

De continuat

O.S.ZAYTSEV

CARTEA DE CHIMIE

PENTRU PROFESORII DE ȘCOALA SECUNDARĂ,
ELEVII UNIVERSITĂȚILOR PEDAGOGICE ȘI ȘCOLARII CLASELE 9-10,
CARE AU DECIT SĂ SE DEDICĂ CHIMIE ŞI ŞTIINŢELE NATURII

MANUAL DE ACTIVITATE LABORATOR POVEȘTI ȘTIINȚIFICE PRACTICE PENTRU CITIRE

Continuare. Vezi 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. Reacții redox

CERCETARE DE LABORATOR
(continuare)

2. Ozonul este un agent oxidant.

Ozonul este cea mai importantă substanță pentru natură și oameni.

Ozonul creează o ozonosferă în jurul Pământului la o altitudine de 10 până la 50 km, cu un conținut maxim de ozon la o altitudine de 20–25 km. Fiind în straturile superioare ale atmosferei, ozonul nu permite ca majoritatea razelor ultraviolete ale soarelui, care au un efect dăunător asupra oamenilor, animalelor și plantelor, să ajungă la suprafața Pământului. În ultimii ani, au fost descoperite zone ale ozonosferei cu conținut de ozon foarte redus, așa-numitele găuri de ozon. Nu se știe dacă găurile de ozon s-au format înainte. Motivele apariției lor sunt, de asemenea, neclare. Se presupune că freonii care conțin clor din frigidere și cutii de parfum, sub influența radiațiilor ultraviolete de la Soare, eliberează atomi de clor, care reacționează cu ozonul și reduc astfel concentrația acestuia în straturile superioare ale atmosferei. Oamenii de știință sunt extrem de îngrijorați de pericolul găurilor de ozon din atmosferă.
În atmosfera inferioară, ozonul se formează ca urmare a unei serii de reacții secvențiale între oxigenul atmosferic și oxizii de azot emise de motoarele de mașini prost reglate și descărcările de la liniile electrice de înaltă tensiune.
Ozonul este foarte dăunător pentru respirație - distruge țesutul bronhiilor și plămânilor. Ozonul este extrem de toxic (mai puternic decât monoxidul de carbon). Concentrația maximă admisă în aer este de 10–5%.
Astfel, ozonul din straturile superioare și inferioare ale atmosferei are efecte opuse asupra oamenilor și asupra lumii animale.
Ozonul, împreună cu clorul, este folosit pentru a trata apa pentru a descompune impuritățile organice și a ucide bacteriile. Cu toate acestea, atât clorarea, cât și ozonarea apei au avantajele și dezavantajele lor. Când apa este clorurată, bacteriile sunt aproape complet distruse, dar se formează substanțe organice de natură cancerigenă care sunt dăunătoare sănătății (promovează dezvoltarea cancerului) - dioxine și compuși similari. Când apa este ozonizată, astfel de substanțe nu se formează, dar ozonul nu ucide toate bacteriile, iar bacteriile vii rămase se înmulțesc abundent după un timp, absorbind rămășițele bacteriilor ucise, iar apa devine și mai contaminată cu flora bacteriană. Prin urmare, ozonarea apei potabile este cel mai bine utilizată atunci când este utilizată rapid. Ozonarea apei din piscine este foarte eficientă atunci când apa circulă continuu prin ozonizator. Ozonul este folosit și pentru purificarea aerului. Este unul dintre agenții oxidanți ecologici care nu lasă produse dăunătoare ale descompunerii sale.

Ozonul oxidează aproape toate metalele, cu excepția metalelor din grupa aurului și a platinei.

Ozonul se obține cel mai adesea prin acționarea asupra oxigenului gazos cu o descărcare electrică liniștită (fără strălucire sau scântei), care apare între pereții vaselor interne și externe ale ozonizatorului. Cel mai simplu ozonizator poate fi realizat cu ușurință din tuburi de sticlă cu dopuri. Veți înțelege cum să faceți acest lucru din Fig. 8.4. Electrodul interior este o tijă de metal (cui lung), electrodul exterior este o spirală de sârmă. Aerul poate fi suflat cu o pompă de aer de acvariu sau cu un bec de cauciuc dintr-o sticlă de pulverizare. În fig. 8.4 Electrodul interior este amplasat într-un tub de sticlă ( De ce crezi?), dar puteți asambla un ozonizator fără el.

dopurile de cauciuc sunt corodate rapid de ozon.
Este convenabil să obțineți tensiune înaltă din bobina de inducție a sistemului de aprindere al mașinii prin deschiderea continuă a conexiunii la o sursă de joasă tensiune (baterie sau redresor de 12 V).

Randamentul de ozon este de câteva procente.
Ozonul poate fi detectat calitativ folosind o soluție de amidon de iodură de potasiu. O bandă de hârtie de filtru poate fi înmuiată în această soluție sau soluția poate fi adăugată în apă ozonizată, iar aerul cu ozon poate fi trecut prin soluție într-o eprubetă. Oxigenul nu reacționează cu ionul de iodură.

Ecuația reacției:

2I – + O 3 + H 2 O = I 2 + O 2 + 2OH – .
Scrieți ecuațiile pentru reacțiile de câștig și pierdere de electroni. Aduceți o fâșie de hârtie de filtru umezită cu această soluție la ozonator.(De ce ar trebui să conțină o soluție de iodură de potasiu amidon?) Peroxidul de hidrogen interferează cu determinarea ozonului folosind această metodă..
(De ce?)

Calculați EMF al reacției folosind potențialele electrodului:

3. Proprietăți reducătoare ale hidrogenului sulfurat și ale ionului sulfurat.
Hidrogenul sulfurat este un gaz incolor cu miros de ouă putrezite (unele proteine ​​conțin sulf).
Pentru a efectua experimente cu hidrogen sulfurat, puteți utiliza hidrogen sulfurat gazos, trecând-o printr-o soluție cu substanța studiată sau adăugați apă cu hidrogen sulfurat pregătită în prealabil la soluțiile studiate (acest lucru este mai convenabil). Multe reacții pot fi efectuate cu o soluție de sulfură de sodiu (reacții cu ionul sulfură S 2–).

Lucrați cu hidrogen sulfurat numai sub tiraj! Amestecuri de hidrogen sulfurat cu aer ard exploziv.

Hidrogenul sulfurat este produs de obicei într-un aparat Kipp prin reacția acidului sulfuric 25% (diluat 1:4) sau acid clorhidric 20% (diluat 1:1) pe sulfură de fier sub formă de bucăți de dimensiunea de 1-2 cm. Ecuația de reacție:

Cantități mici de hidrogen sulfurat pot fi obținute prin introducerea sulfurei de sodiu cristalină într-un balon cu dop prin care se trece o pâlnie de picurare cu robinet și un tub de evacuare. Turnați încet 5-10% acid clorhidric din pâlnie (de ce nu sulf?), balonul este agitat constant prin agitare pentru a evita acumularea locală de acid nereacționat. Dacă nu se face acest lucru, amestecarea neașteptată a componentelor poate duce la o reacție violentă, expulzarea dopului și distrugerea balonului.
Un flux uniform de hidrogen sulfurat se obține prin încălzirea compușilor organici bogați în hidrogen, cum ar fi parafina, cu sulf (1 parte parafină la 1 parte sulf, 300 ° C).
Pentru a obține apă cu hidrogen sulfurat, hidrogenul sulfurat este trecut prin apă distilată (sau fiartă). Aproximativ trei volume de hidrogen sulfurat gazos se dizolvă într-un volum de apă. Când stați în aer, apa cu hidrogen sulfurat devine treptat tulbure. Peroxidul de hidrogen interferează cu determinarea ozonului folosind această metodă..
Hidrogenul sulfurat este un agent reducător puternic: reduce halogenii la halogenuri de hidrogen și acidul sulfuric la dioxid de sulf și sulf.
Hidrogenul sulfurat este otrăvitor. Concentrația maximă admisă în aer este de 0,01 mg/l. Chiar și la concentrații scăzute, hidrogenul sulfurat irită ochii și căile respiratorii și provoacă dureri de cap. Concentrațiile peste 0,5 mg/l pun viața în pericol. La concentrații mai mari, sistemul nervos este afectat. Inhalarea de hidrogen sulfurat poate provoca stop cardiac și respirator. Uneori, hidrogenul sulfurat se acumulează în peșteri și puțuri de canalizare, iar o persoană prinsă acolo își pierde instantaneu cunoștința și moare.
În același timp, băile cu hidrogen sulfurat au un efect de vindecare asupra corpului uman.

3a. Reacția hidrogenului sulfurat cu peroxidul de hidrogen.

Studiați efectul soluției de peroxid de hidrogen asupra apei cu hidrogen sulfurat sau soluției de sulfură de sodiu.
Pe baza rezultatelor experimentelor, compuneți ecuații de reacție. Calculați EMF al reacției și trageți o concluzie despre posibilitatea trecerii acesteia.

3b. Reacția hidrogenului sulfurat cu acidul sulfuric.

Se toarnă acid sulfuric concentrat prin picurare într-o eprubetă cu 2-3 ml apă cu hidrogen sulfurat (sau soluție de sulfură de sodiu). (cu grijă!) până când apare turbiditatea. Ce este această substanță? Ce alte produse ar putea fi produse în această reacție?
Scrieți ecuațiile reacției. Calculați EMF al reacției folosind potențialele electrodului:

4. Dioxid de sulf și ion sulfit.

Dioxidul de sulf, dioxidul de sulf, este cel mai important poluant atmosferic emis de motoarele de automobile atunci când se utilizează benzină slab purificată și de cuptoarele în care se ard cărbuni cu conținut de sulf, turbă sau păcură.
În fiecare an, milioane de tone de dioxid de sulf sunt eliberate în atmosferă din cauza arderii cărbunelui și petrolului.
Dioxidul de sulf se găsește în mod natural în gazele vulcanice. Dioxidul de sulf este oxidat de oxigenul atmosferic în trioxid de sulf, care, absorbind apa (vaporii), se transformă în acid sulfuric. Ploaia acidă care căde distruge părți de ciment ale clădirilor, monumente arhitecturale și sculpturi sculptate din piatră. Ploaia acidă încetinește creșterea plantelor și chiar duce la moartea acestora și ucide organismele vii din corpurile de apă. Astfel de ploi spăla îngrășămintele cu fosfor, care sunt slab solubile în apă, din terenurile arabile, care, atunci când sunt eliberate în corpurile de apă, duc la proliferarea rapidă a algelor și la o mlaștină rapidă a iazurilor și râurilor.

Dioxidul de sulf este un gaz incolor cu miros înțepător. Dioxidul de sulf ar trebui să fie obținut și lucrat cu sub tiraj. Dioxidul de sulf poate fi obținut prin introducerea a 5-10 g de sulfit de sodiu într-un balon închis cu un dop cu un tub de evacuare și o pâlnie de picurare. Dintr-o pâlnie de picurare cu 10 ml acid sulfuric concentrat
(atenție extremă!)
se toarnă picătură cu picătură pe cristalele de sulfit de sodiu. În loc de sulfit de sodiu cristalin, puteți folosi soluția sa saturată.
Dioxidul de sulf poate fi produs și prin reacția dintre metalul de cupru și acidul sulfuric. Într-un balon cu fund rotund, prevăzut cu dop cu tub de evacuare a gazului și pâlnie de picurare, așezați așchii de cupru sau bucăți de sârmă și turnați puțin acid sulfuric din pâlnia de picurare (se iau aproximativ 6 ml de acid sulfuric concentrat la 10 g de cupru). Pentru a începe reacția, încălziți ușor balonul. După aceasta, adăugați acidul picătură cu picătură. Scrieți ecuațiile de acceptare și pierdere de electroni și ecuația totală.

Proprietățile dioxidului de sulf pot fi studiate prin trecerea gazului printr-o soluție de reactiv, sau sub formă de soluție apoasă (acid sulfuros). Aceleași rezultate se obțin atunci când se utilizează soluții acidulate de sulfiți de sodiu Na 2 SO 3 și sulfiți de potasiu K 2 SO 3. Până la patruzeci de volume de dioxid de sulf sunt dizolvate într-un volum de apă (se obține o soluție de ~6%).

Preziceți produșii de reacție ai acidului sulfuros și a peroxidului de hidrogen. Testează-ți ipoteza cu experiență.
Adăugați aceeași cantitate de soluție de peroxid de hidrogen 3% la 2-3 ml de acid sulfuros. Cum se demonstrează formarea produșilor de reacție așteptați?
Repetați același experiment cu soluții acidulate și alcaline de sulfit de sodiu.
Scrieți ecuațiile reacției și calculați emf-ul procesului.
Selectați potențialul electrodului de care aveți nevoie:

4b. Reacția dintre dioxidul de sulf și hidrogenul sulfurat.

Această reacție are loc între SO2 și H2S gazos și servește la producerea sulfului. Reacția este, de asemenea, interesantă pentru că cei doi poluanți ai aerului se distrug reciproc.
Are loc această reacție între soluțiile de hidrogen sulfurat și dioxid de sulf? Răspunde la această întrebare cu experiență.

Selectați potențialele electrodului pentru a determina dacă poate apărea o reacție în soluție:

Încercați să efectuați un calcul termodinamic al posibilității de reacții.