Schwefelwasserstoff - H2S
Schwefelverbindungen -2, +4, +6. Qualitative Reaktionen auf Sulfide, Sulfite, Sulfate.
Interaktion erhalten:
1. Wasserstoff mit Schwefel bei t - 300 0
2. bei Einwirkung auf Sulfide von Mineralsäuren:
Na 2 S + 2 HCl \u003d 2 NaCl + H 2 S
Physikalische Eigenschaften:
farbloses Gas, mit Geruch nach faulen Eiern, giftig, schwerer als Luft, löst sich in Wasser auf, bildet eine schwache Schwefelwasserstoffsäure.
Chemische Eigenschaften
Säure-Basen-Eigenschaften
1. Eine Lösung von Schwefelwasserstoff in Wasser - Schwefelwasserstoffsäure - ist eine schwache zweibasige Säure, daher dissoziiert sie schrittweise:
H 2 S ↔ HS – + H +
HS - ↔ H - + S 2-
2. Schwefelwasserstoff hat die allgemeinen Eigenschaften von Säuren, reagiert mit Metallen, basischen Oxiden, Basen, Salzen:
H 2 S + Ca \u003d CaS + H 2
H 2 S + CaO \u003d CaS + H 2 O
H 2 S + 2NaOH \u003d Na 2 S + 2H 2 O
H 2 S + CuSO 4 \u003d CuS ↓ + H 2 SO 4
Alle sauren Salze - Hydrosulfide - sind gut wasserlöslich. Normale Salze - Sulfide - lösen sich auf unterschiedliche Weise in Wasser: Sulfide von Alkali- und Erdalkalimetallen sind gut löslich, Sulfide anderer Metalle sind in Wasser unlöslich und Sulfide von Kupfer, Blei, Quecksilber und einigen anderen Schwermetallen lösen sich nicht einmal darin auf Säuren (außer Salpetersäure)
CuS + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 3S + 2NO + 2H 2 O
Lösliche Sulfide werden hydrolysiert - am Anion.
Na 2 S ↔ 2Na + + S 2-
S 2– +HOH ↔HS – +OH –
Na 2 S + H 2 O ↔ NaHS + NaOH
Eine qualitative Reaktion auf Hydrosulfidsäure und ihre löslichen Salze (d. h. auf das Sulfidion S 2– ) ist ihre Wechselwirkung mit löslichen Bleisalzen unter Bildung eines schwarzen PbS-Niederschlags
Na 2 S + Pb (NO 3) 2 \u003d 2NaNO 3 + PbS ↓
Pb 2+ + S 2– = PbS↓
Zeigt nur restaurative Eigenschaften, tk. das Schwefelatom hat die niedrigste Oxidationsstufe -2
1. mit Sauerstoff
a) fehlt
2H 2 S -2 + O 2 0 \u003d S 0 + 2H 2 O -2
b) mit überschüssigem Sauerstoff
2H 2 S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O
2. mit Halogenen (Verfärbung von Bromwasser)
H 2 S -2 + Br 2 \u003d S 0 + 2HBr -1
3. mit konz. HNO3
H 2 S + 2HNO 3 (k) \u003d S + 2NO 2 + 2H 2 O
b) mit starken Oxidationsmitteln (KMnO 4, K 2 CrO 4 im sauren Milieu)
2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 S \u003d 5S + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
c) Schwefelwasserstoffsäure wird nicht nur durch starke Oxidationsmittel oxidiert, sondern auch durch schwächere, z. B. Eisen(III)-Salze, schwefelige Säure usw.
2FeCl 3 + H 2 S = 2FeCl 2 + S + 2HCl
H 2 SO 3 + 2 H 2 S \u003d 3 S + 3 H 2 O
Erhalt
1. Verbrennung von Schwefel in Sauerstoff.
2. Verbrennung von Schwefelwasserstoff in überschüssigem O 2
2H 2 S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O
3. Sulfidoxidation
2CuS + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2CuO
4. Wechselwirkung von Sulfiten mit Säuren
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O
5. Wechselwirkung von Metallen in einer Reihe von Aktivitäten nach (H 2) mit konz. H2SO4
Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Physikalische Eigenschaften
Gas, farblos, mit einem erstickenden Geruch nach verbranntem Schwefel, giftig, mehr als 2-mal schwerer als Luft, gut wasserlöslich (bei Raumtemperatur lösen sich etwa 40 Volumen Gas in einem Volumen).
Chemische Eigenschaften:
Säure-Basen-Eigenschaften
SO 2 ist ein typisches saures Oxid.
1.mit Alkalien, die zwei Arten von Salzen bilden: Sulfite und Hydrosulfite
2KOH + SO 2 \u003d K 2 SO 3 + H 2 O
KOH + SO 2 \u003d KHSO 3 + H 2 O
2.mit basischen Oxiden
K 2 O + SO 2 \u003d K 2 SO 3
3. Mit Wasser entsteht schwache schweflige Säure
H 2 O + SO 2 \u003d H 2 SO 3
Schweflige Säure existiert nur in Lösung, ist eine schwache Säure,
hat alle gemeinsamen Eigenschaften von Säuren.
4. qualitative Reaktion auf Sulfit - Ionen - SO 3 2 - Einwirkung von Mineralsäuren
Na 2 SO 3 + 2HCl \u003d 2Na 2 Cl + SO 2 + H 2 O Geruch nach verbranntem Schwefel
Redox-Eigenschaften
In OVR kann es sowohl ein Oxidationsmittel als auch ein Reduktionsmittel sein, da das Schwefelatom in SO 2 eine mittlere Oxidationsstufe von +4 hat.
Als Oxidationsmittel:
SO2 + 2H2S = 3S + 2H2S
Als Restaurator:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
Cl 2 + SO 2 + 2 H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 2 HCl
2KMnO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O \u003d K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4 + 2MnSO 4
Schwefeloxid (VI) SO 3 (Schwefelsäureanhydrid)
Erhalt:
Schwefeldioxid-Oxidation
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , Kat)
Physikalische Eigenschaften
Eine farblose Flüssigkeit, bei Temperaturen unter 17 0 С verwandelt sie sich in eine weiße kristalline Masse. Thermisch instabile Verbindung, zersetzt sich bei 700 0 C vollständig. Sie ist gut löslich in Wasser, in wasserfreier Schwefelsäure und reagiert mit dieser zu Oleum
SO 3 + H 2 SO 4 \u003d H 2 S 2 O 7
Chemische Eigenschaften
Säure-Basen-Eigenschaften
Ein typisches saures Oxid.
1.mit Alkalien, die zwei Arten von Salzen bilden: Sulfate und Hydrosulfate
2KOH + SO 3 \u003d K 2 SO 4 + H 2 O
KOH + SO 3 \u003d KHSO 4 + H 2 O
2.mit basischen Oxiden
CaO + SO 2 \u003d CaSO 4
3. mit Wasser
H 2 O + SO 3 \u003d H 2 SO 4
Redox-Eigenschaften
Schwefeloxid (VI) - ein starkes Oxidationsmittel, normalerweise zu SO 2 reduziert
3SO 3 + H 2 S \u003d 4SO 2 + H 2 O
Schwefelsäure H 2 SO 4
Schwefelsäure bekommen
In der Industrie wird Säure nach dem Kontaktverfahren hergestellt:
1. Pyritfeuerung
4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
2. Oxidation von SO 2 zu SO 3
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , Kat)
3. Auflösen von SO 3 in Schwefelsäure
n SO 3 + H 2 SO 4 \u003d H 2 SO 4 ∙ n SO3 (Oleum)
H 2 SO 4 ∙ n SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
Physikalische Eigenschaften
H 2 SO 4 ist eine schwere ölige Flüssigkeit, geruchlos und farblos, hygroskopisch. In jedem Verhältnis mit Wasser mischbar, wenn konzentrierte Schwefelsäure in Wasser gelöst wird, wird viel Wärme freigesetzt, daher muss sie vorsichtig in Wasser gegossen werden und nicht umgekehrt (erst Wasser, dann Säure, sonst gibt es große Probleme)
Eine Lösung von Schwefelsäure in Wasser mit einem H 2 SO 4 -Gehalt von weniger als 70 % wird üblicherweise als verdünnte Schwefelsäure bezeichnet, mehr als 70 % wird konzentriert.
Chemische Eigenschaften
Säure Base
Verdünnte Schwefelsäure weist alle charakteristischen Eigenschaften starker Säuren auf. Dissoziiert in wässriger Lösung:
H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2-
1. mit basischen Oxiden
MgO + H 2 SO 4 \u003d MgSO 4 + H 2 O
2. mit Basen
2NaOH + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 O
3. mit Salzen
BaCl 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 ↓ + 2 HCl
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (weißer Niederschlag)
Qualitative Reaktion auf das Sulfation SO 4 2-
Aufgrund des höheren Siedepunktes im Vergleich zu anderen Säuren verdrängt Schwefelsäure diese beim Erhitzen von Salzen:
NaCl + H 2 SO 4 \u003d HCl + NaHSO 4
Redox-Eigenschaften
In verdünntem H 2 SO 4 sind Oxidationsmittel H + -Ionen und in konzentriertem H 2 SO 4 - Sulfationen SO 4 2
In verdünnter Schwefelsäure lösen sich Metalle in der Größenordnung der Aktivität bis Wasserstoff, wobei Sulfate gebildet und Wasserstoff freigesetzt werden
Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2
Konzentrierte Schwefelsäure ist ein starkes Oxidationsmittel, besonders wenn sie erhitzt wird. Es oxidiert viele Metalle, Nichtmetalle, anorganische und organische Substanzen.
H 2 SO 4 (bis) Oxidationsmittel S +6
Bei aktiveren Metallen kann Schwefelsäure je nach Konzentration zu verschiedenen Produkten reduziert werden.
Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O
4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
Konzentrierte Schwefelsäure oxidiert einige Nichtmetalle (Schwefel, Kohlenstoff, Phosphor usw.) und reduziert sie zu Schwefeloxid (IV).
S + 2H 2 SO 4 \u003d 3SO 2 + 2H 2 O
C + 2H 2 SO 4 \u003d 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O
Wechselwirkung mit einigen komplexen Substanzen
H 2 SO 4 + 8HI \u003d 4I 2 + H 2 S + 4 H 2 O
H 2 SO 4 + 2 HBr \u003d Br 2 + SO 2 + 2 H 2 O
Salze der Schwefelsäure
2 Arten von Salzen: Sulfate und Hydrosulfate
Salze der Schwefelsäure haben alle gemeinsamen Eigenschaften von Salzen. Ihre Beziehung zum Heizen ist besonders. Sulfate aktiver Metalle (Na, K, Ba) zersetzen sich auch bei Erwärmung über 1000 0 C nicht, Salze weniger aktiver Metalle (Al, Fe, Cu) zersetzen sich bereits bei geringer Erwärmung
In Redoxprozessen kann Schwefeldioxid sowohl Oxidationsmittel als auch Reduktionsmittel sein, da das Atom in dieser Verbindung eine mittlere Oxidationsstufe von +4 hat.
Wie reagiert das Oxidationsmittel SO 2 mit stärkeren Reduktionsmitteln, zum Beispiel mit:
SO 2 + 2H 2 S \u003d 3S ↓ + 2H 2 O
Wie reagiert das Reduktionsmittel SO 2 mit stärkeren Oxidationsmitteln, beispielsweise mit in Gegenwart eines Katalysators, mit etc.:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
SO 2 + Cl 2 + 2 H 2 O \u003d H 2 SO 3 + 2 HCl
Erhalt
1) Schwefeldioxid entsteht bei der Verbrennung von Schwefel:
2) In der Industrie wird es durch Brennen von Pyrit gewonnen:
3) Im Labor kann Schwefeldioxid gewonnen werden:
Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Anwendung
Schwefeldioxid wird in der Textilindustrie häufig zum Bleichen verschiedener Produkte verwendet. Darüber hinaus wird es in der Landwirtschaft zur Vernichtung schädlicher Mikroorganismen in Gewächshäusern und Kellern eingesetzt. In großen Mengen wird SO 2 zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet.
Schwefeloxid (VI) – SO 3 (Schwefelsäureanhydrid)
Schwefelsäureanhydrid SO 3 ist eine farblose Flüssigkeit, die sich bei Temperaturen unter 17 ° C in eine weiße kristalline Masse verwandelt. Es nimmt Feuchtigkeit sehr gut auf (hygroskopisch).
Chemische Eigenschaften
Säure-Basen-Eigenschaften
Wie ein typisches Säureoxid-Schwefelsäureanhydrid interagiert:
SO 3 + CaO = CaSO 4
c) mit Wasser:
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
Eine besondere Eigenschaft von SO 3 ist seine gute Löslichkeit in Schwefelsäure. Eine Lösung von SO 3 in Schwefelsäure wird Oleum genannt.
Oleumbildung: H 2 SO 4 + n SO 3 \u003d H 2 SO 4 ∙ n SO 3
Redox-Eigenschaften
Schwefeloxid (VI) zeichnet sich durch stark oxidierende Eigenschaften aus (normalerweise zu SO 2 reduziert):
3SO 3 + H 2 S \u003d 4SO 2 + H 2 O
Erhalten und verwenden
Schwefelsäureanhydrid entsteht bei der Oxidation von Schwefeldioxid:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
In seiner reinen Form hat Schwefelsäureanhydrid keinen praktischen Wert. Es wird als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Schwefelsäure gewonnen.
H2SO4
Die Erwähnung der Schwefelsäure findet sich zuerst bei arabischen und europäischen Alchemisten. Es wurde durch Kalzinieren von Eisensulfat (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) in Luft erhalten: 2FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 oder eine Mischung mit: 6KNO 3 + 5S \u003d 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2, und die emittierten Dämpfe von Schwefelsäureanhydrid wurden kondensiert. Sie absorbierten Feuchtigkeit und verwandelten sich in Oleum. Je nach Herstellungsverfahren wurde H 2 SO 4 Vitriolöl oder Schwefelöl genannt. 1595 stellte der Alchemist Andreas Libavius die Identität beider Substanzen fest.
Lange Zeit war Vitriolöl nicht weit verbreitet. Das Interesse daran nahm nach dem 18. Jahrhundert stark zu. Indigokarmin, ein stabiler blauer Farbstoff, wurde entdeckt. Die erste Fabrik zur Herstellung von Schwefelsäure wurde 1736 in der Nähe von London gegründet. Der Prozess wurde in Bleikammern durchgeführt, auf deren Boden Wasser gegossen wurde. Im oberen Teil der Kammer wurde eine geschmolzene Mischung aus Salpeter und Schwefel verbrannt, dann wurde dort Luft eingelassen. Das Verfahren wurde wiederholt, bis sich am Boden des Behälters eine Säure der erforderlichen Konzentration gebildet hatte.
Im 19. Jahrhundert Die Methode wurde verbessert: Anstelle von Salpeter wurde Salpetersäure verwendet (sie gibt beim Zersetzen in der Kammer nach). Um nitrose Gase in das System zurückzuführen, wurden spezielle Türme konstruiert, die dem gesamten Verfahren den Namen gaben - dem Turmverfahren. Noch heute existieren Fabriken, die nach dem Turmverfahren arbeiten.
Schwefelsäure ist eine schwere ölige Flüssigkeit, farb- und geruchlos, hygroskopisch; löst sich gut in Wasser. Wenn konzentrierte Schwefelsäure in Wasser gelöst wird, wird viel Wärme freigesetzt, daher muss sie vorsichtig in Wasser gegossen werden (und nicht umgekehrt!) Und die Lösung mischen.
Eine Lösung von Schwefelsäure in Wasser mit einem H2SO4-Gehalt von weniger als 70 % wird üblicherweise als verdünnte Schwefelsäure bezeichnet, und eine Lösung von mehr als 70 % wird als konzentrierte Schwefelsäure bezeichnet.
Chemische Eigenschaften
Säure-Basen-Eigenschaften
Verdünnte Schwefelsäure weist alle charakteristischen Eigenschaften starker Säuren auf. Sie reagiert:
H 2 SO 4 + NaOH \u003d Na 2 SO 4 + 2 H 2 O
H 2 SO 4 + BaCl 2 \u003d BaSO 4 ↓ + 2 HCl
Der Prozess der Wechselwirkung von Ba 2+ -Ionen mit Sulfationen SO 4 2+ führt zur Bildung eines weißen unlöslichen Niederschlags BaSO 4 . Das qualitative Reaktion auf Sulfationen.
Redox-Eigenschaften
In verdünnter H 2 SO 4 sind H + -Ionen Oxidationsmittel und in konzentrierter H 2 SO 4 sind Sulfationen SO 4 2+ . SO 4 2+ -Ionen sind stärkere Oxidationsmittel als H + -Ionen (siehe Diagramm). 
BEIM verdünnte Schwefelsäure lösen Metalle auf, die in der elektrochemischen Spannungsreihe liegen zu Wasserstoff. In diesem Fall werden Metallsulfate gebildet und freigesetzt:
Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2
Metalle, die in der elektrochemischen Spannungsreihe nach Wasserstoff liegen, reagieren nicht mit verdünnter Schwefelsäure:
Cu + H 2 SO 4 ≠
konzentrierte Schwefelsäure ist ein starkes Oxidationsmittel, besonders wenn es erhitzt wird. Es oxidiert viele und einige organische Substanzen.
Wenn konzentrierte Schwefelsäure mit Metallen in Wechselwirkung tritt, die sich in der elektrochemischen Spannungsreihe nach Wasserstoff (Cu, Ag, Hg) befinden, werden Metallsulfate sowie das Reduktionsprodukt von Schwefelsäure - SO 2 - gebildet.
Reaktion von Schwefelsäure mit Zink Mit aktiveren Metallen (Zn, Al, Mg) kann konzentrierte Schwefelsäure frei reduziert werden. Wenn beispielsweise Schwefelsäure mit je nach Säurekonzentration interagiert, können gleichzeitig verschiedene Produkte der Schwefelsäurereduktion gebildet werden - SO 2, S, H 2 S:
Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O
4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
In der Kälte passiviert konzentrierte Schwefelsäure zum Beispiel einige Metalle und wird deshalb in Eisentanks transportiert:
Fe + H 2 SO 4 ≠
Konzentrierte Schwefelsäure oxidiert einige Nichtmetalle (usw.) und wird zu Schwefeloxid (IV) SO 2 zurückgewonnen:
S + 2H 2 SO 4 \u003d 3SO 2 + 2H 2 O
C + 2H 2 SO 4 \u003d 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O
Erhalten und verwenden
In der Industrie wird Schwefelsäure durch Kontakt gewonnen. Der Akquiseprozess erfolgt in drei Stufen:
- Gewinnung von SO 2 durch Rösten von Pyrit:
4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
- Oxidation von SO 2 zu SO 3 in Gegenwart eines Katalysators - Vanadium (V) -oxid:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
- Auflösung von SO 3 in Schwefelsäure:
H2SO4+ n SO 3 \u003d H 2 SO 4 ∙ n SO 3
Das entstehende Oleum wird in Eisentanks transportiert. Schwefelsäure in der erforderlichen Konzentration wird aus Oleum durch Eingießen in Wasser gewonnen. Dies kann in einem Diagramm ausgedrückt werden:
H 2 SO 4 ∙ n SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
Schwefelsäure findet vielfältige Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Volkswirtschaft. Es wird zum Trocknen von Gasen, zur Herstellung anderer Säuren, zur Herstellung von Düngemitteln, verschiedenen Farbstoffen und Medikamenten verwendet.
Salze der Schwefelsäure
Die meisten Sulfate sind gut wasserlöslich (etwas lösliches CaSO 4 , noch weniger PbSO 4 und praktisch unlösliches BaSO 4 ). Einige kristallwasserhaltige Sulfate werden als Vitriol bezeichnet:
CuSO 4 ∙ 5H 2 O-Kupfersulfat
FeSO 4 ∙ 7H 2 O Eisensulfat
Salze der Schwefelsäure haben alles. Ihre Beziehung zum Heizen ist besonders.
Sulfate von Aktivmetallen ( , ) zersetzen sich auch bei 1000 ° C nicht, während andere (Cu, Al, Fe) - sich bei leichter Erwärmung in Metalloxid und SO 3 zersetzen:
CuSO 4 \u003d CuO + SO 3
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*Auf dem Bild der Schallplatte ist ein Foto von Kupfersulfat
4.doc
Schwefel. Schwefelwasserstoff, Sulfide, Hydrosulfide. Schwefel(IV)- und (VI)-Oxide. Schweflige und Schwefelsäure und ihre Salze. Ester der Schwefelsäure. Natriumthiosulfat
4.1. Schwefel
Schwefel ist eines der wenigen chemischen Elemente, die Menschen seit mehreren Jahrtausenden verwenden. Es ist in der Natur weit verbreitet und kommt sowohl in freier Form (nativer Schwefel) als auch in Verbindungen vor. Schwefelhaltige Mineralien können in zwei Gruppen eingeteilt werden - Sulfide (Pyrite, Shines, Blends) und Sulfate. Nativer Schwefel kommt in großen Mengen in Italien (auf der Insel Sizilien) und in den USA vor. In der GUS gibt es Vorkommen von einheimischem Schwefel in der Wolga-Region, in den zentralasiatischen Staaten, auf der Krim und in anderen Regionen.
Zu den Mineralien der ersten Gruppe gehören Bleiglanz PbS, Kupferglanz Cu 2 S, Silberglanz - Ag 2 S, Zinkblende - ZnS, Cadmiumblende - CdS, Pyrit oder Eisenkies - FeS 2, Kupferkies - CuFeS 2, Zinnober - HgS .
Die Mineralien der zweiten Gruppe umfassen Gips CaSO 4 2H 2 O, Mirabilit (Glaubersalz) - Na 2 SO 4 10H 2 O, Ki-Serit - MgSO 4 H 2 O.
Schwefel kommt in Organismen von Tieren und Pflanzen vor, da er Teil von Proteinmolekülen ist. Organische Schwefelverbindungen sind im Öl enthalten.
Erhalt
1. Bei der Gewinnung von Schwefel aus natürlichen Verbindungen, beispielsweise aus Schwefelkies, wird dieser auf hohe Temperaturen erhitzt. Schwefelkies zersetzt sich unter Bildung von Eisen(II)-sulfid und Schwefel:
2. Schwefel kann durch Oxidation von Schwefelwasserstoff unter Sauerstoffmangel nach der Reaktion gewonnen werden:
2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O
3. Gegenwärtig ist es üblich, Schwefel durch Kohlenstoffreduktion von Schwefeldioxid SO 2 zu gewinnen – ein Nebenprodukt beim Schmelzen von Metallen aus Schwefelerzen:
SO 2 + C \u003d CO 2 + S
4. Abgase aus Hütten- und Koksöfen enthalten eine Mischung aus Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff. Diese Mischung wird bei hoher Temperatur über einen Katalysator geleitet:
H 2 S + SO 2 \u003d 2 H 2 O + 3 S
^ Physikalische Eigenschaften
Schwefel ist eine harte, spröde, zitronengelbe Substanz. Es ist praktisch unlöslich in Wasser, aber gut löslich in Schwefelkohlenstoff CS 2 Anilin und einigen anderen Lösungsmitteln.
Schlechter Wärme- und Stromleiter. Schwefel bildet mehrere allotrope Modifikationen:
1 . ^ Rhombischer Schwefel (am stabilsten) haben Kristalle die Form von Oktaedern.
Beim Erhitzen des Schwefels ändern sich seine Farbe und seine Viskosität: Zuerst entsteht ein helles Gelb, dann verdunkelt er sich mit steigender Temperatur und wird so zähflüssig, dass er nicht mehr aus dem Reagenzglas fließt, bei weiterer Erwärmung sinkt die Viskosität erneut, und bei 444,6 °C siedet Schwefel.
2. ^ Monokliner Schwefel - Modifikation in Form von dunkelgelben nadelförmigen Kristallen, die durch langsames Abkühlen von geschmolzenem Schwefel erhalten werden.
3. Plastikschwefel Es entsteht, wenn zum Sieden erhitzter Schwefel in kaltes Wasser gegossen wird. Dehnt sich leicht wie Gummi (siehe Abb. 19).
Natürlicher Schwefel besteht aus einer Mischung von vier stabilen Isotopen: 32 16 S, 33 16 S, 34 16 S, 36 16 S.
^ Chemische Eigenschaften
Das Schwefelatom, das ein unvollständiges externes Energieniveau hat, kann zwei Elektronen anlagern und einen Grad aufweisen
Oxidation -2. Diesen Oxidationsgrad zeigt Schwefel in Verbindungen mit Metallen und Wasserstoff (Na 2 S, H 2 S). Beim Abgeben oder Ziehen von Elektronen an ein Atom eines elektronegativeren Elements kann der Oxidationszustand von Schwefel +2, +4, +6 sein.
In der Kälte ist Schwefel relativ inert, aber mit steigender Temperatur nimmt seine Reaktivität zu. 1. Bei Metallen zeigt Schwefel oxidierende Eigenschaften. Bei diesen Reaktionen entstehen Sulfide (reagiert nicht mit Gold, Platin und Iridium): Fe + S = FeS
2. Unter normalen Bedingungen interagiert Schwefel nicht mit Wasserstoff und bei 150-200 ° C tritt eine reversible Reaktion auf:
3. Schwefel verhält sich bei Reaktionen mit Metallen und Wasserstoff wie ein typisches Oxidationsmittel und zeigt in Gegenwart starker Oxidationsmittel reduzierende Eigenschaften.
S + 3F 2 \u003d SF 6 (reagiert nicht mit Jod)
4. Die Verbrennung von Schwefel in Sauerstoff erfolgt bei 280°C und in Luft bei 360°C. Dabei entsteht ein Gemisch aus SO 2 und SO 3:
S + O 2 \u003d SO 2 2S + 3O 2 \u003d 2SO 3
5. Beim Erhitzen ohne Luftzugang verbindet sich Schwefel direkt mit Phosphor, Kohlenstoff und zeigt oxidierende Eigenschaften:
2P + 3S \u003d P 2 S 3 2S + C \u003d CS 2
6. Bei der Wechselwirkung mit komplexen Substanzen verhält sich Schwefel hauptsächlich als Reduktionsmittel:
7. Schwefel ist zu Disproportionierungsreaktionen befähigt. Wenn also Schwefelpulver mit Alkalien gekocht wird, entstehen Sulfite und Sulfide:
Anwendung
Schwefel wird in großem Umfang in Industrie und Landwirtschaft eingesetzt. Etwa die Hälfte der Produktion wird zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet. Schwefel wird zum Vulkanisieren von Gummi verwendet, wodurch der Gummi zu Gummi wird.
In Form einer Schwefelfarbe (feines Pulver) wird Schwefel zur Bekämpfung von Krankheiten des Weinbergs und der Baumwolle verwendet. Es wird verwendet, um Schießpulver, Streichhölzer und leuchtende Kompositionen zu erhalten. In der Medizin werden Schwefelsalben zur Behandlung von Hautkrankheiten hergestellt.
4.2. Schwefelwasserstoff, Sulfide, Hydrosulfide
Schwefelwasserstoff ist analog zu Wasser. Seine elektronische Formel
Zeigt, dass zwei p-Elektronen der äußeren Ebene des Schwefelatoms an der Bildung von H-S-H-Bindungen beteiligt sind. Das H 2 S-Molekül hat eine eckige Form, ist also polar.
^ In der Natur sein
Schwefelwasserstoff kommt natürlicherweise in vulkanischen Gasen und im Wasser einiger Mineralquellen wie Pyatigorsk, Matsesta vor. Es entsteht beim Zerfall schwefelhaltiger organischer Substanzen verschiedener Tier- und Pflanzenreste. Dies erklärt den charakteristischen unangenehmen Geruch von Abwässern, Senkgruben und Müllhalden.
Erhalt
1. Schwefelwasserstoff kann durch direktes Kombinieren von Schwefel mit Wasserstoff beim Erhitzen erhalten werden:
2. Normalerweise wird es jedoch durch Einwirkung von verdünnter Salz- oder Schwefelsäure auf Eisen (III) -sulfid erhalten:
2HCl+FeS=FeCl 2 +H 2 S 2H + +FeS=Fe 2+ +H 2 S Diese Reaktion wird häufig in einer Kipp-Apparatur durchgeführt.
^ Physikalische Eigenschaften
Unter normalen Bedingungen ist Schwefelwasserstoff ein farbloses Gas mit einem starken charakteristischen Geruch nach faulen Eiern. Sehr giftig, wenn es eingeatmet wird, bindet es an Hämoglobin und verursacht Lähmungen, was nicht ungewöhnlich ist.
Ko führt zum Tod. Weniger gefährlich in niedrigen Konzentrationen. Es muss in Abzugshauben oder hermetisch abgedichteten Geräten gehandhabt werden. Der zulässige H 2 S-Gehalt in Industrieräumen beträgt 0,01 mg pro 1 Liter Luft.
Schwefelwasserstoff ist relativ gut wasserlöslich (bei 20°C lösen sich 2,5 Volumen Schwefelwasserstoff in 1 Volumen Wasser).
Eine Lösung von Schwefelwasserstoff in Wasser wird Schwefelwasserstoffwasser oder Hydrogensulfidsäure genannt (sie weist die Eigenschaften einer schwachen Säure auf).
^ Chemische Eigenschaften
1, Bei starker Erwärmung zersetzt sich Schwefelwasserstoff fast vollständig unter Bildung von Schwefel und Wasserstoff.
2. Gasförmiger Schwefelwasserstoff verbrennt an Luft mit blauer Flamme zu Schwefeloxid (IV) und Wasser:
2H 2 S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O
Bei Sauerstoffmangel entstehen Schwefel und Wasser: 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O
3. Schwefelwasserstoff ist ein ziemlich starkes Reduktionsmittel. Diese wichtige chemische Eigenschaft kann wie folgt erklärt werden. In einer Lösung von H 2 S ist es relativ einfach, Elektronen an Luftsauerstoffmoleküle abzugeben:
Gleichzeitig oxidiert Luftsauerstoff Schwefelwasserstoff zu Schwefel, wodurch Schwefelwasserstoffwasser trüb wird:
2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O
Das erklärt auch, dass Schwefelwasserstoff in der Natur beim Zerfall organischer Stoffe nicht in sehr großen Mengen anfällt – Luftsauerstoff oxidiert ihn zu freiem Schwefel.
4, Schwefelwasserstoff reagiert heftig mit Halogenlösungen, zum Beispiel:
H 2 S+I 2 =2HI+S Schwefel wird freigesetzt und die Jodlösung verfärbt sich.
5. Verschiedene Oxidationsmittel reagieren heftig mit Schwefelwasserstoff: Unter Einwirkung von Salpetersäure entsteht freier Schwefel.
6. Eine Lösung von Schwefelwasserstoff reagiert aufgrund von Dissoziationen sauer:
H 2 SH + +HS - HS - H + +S -2
In der Regel dominiert die erste Stufe. Es ist eine sehr schwache Säure: schwächer als Kohlensäure, die normalerweise H 2 S von Sulfiden verdrängt.
Sulfide und Hydrosulfide
Schwefelwasserstoffsäure bildet als Dibassäure zwei Salzreihen:
Mittel - Sulfide (Na 2 S);
Sauer - Hydrosulfide (NaHS).
Diese Salze können erhalten werden: - durch die Wechselwirkung von Hydroxiden mit Schwefelwasserstoff: 2NaOH + H 2 S = Na 2 S + 2H 2 O
Durch direkte Wechselwirkung von Schwefel mit Metallen:
Austauschreaktion von Salzen mit H 2 S oder zwischen Salzen:
Pb (NO 3) 2 + Na 2 S \u003d PbS + 2NaNO 3
CuSO 4 +H 2 S=CuS+H 2 SO 4 Cu 2+ +H 2 S=CuS+2H +
Fast alle Hydrosulfide sind gut wasserlöslich.
Sulfide von Alkali- und Erdalkalimetallen sind ebenfalls gut wasserlöslich, farblos.
Schwermetallsulfide sind praktisch unlöslich oder schwer wasserlöslich (FeS, MnS, ZnS); einige von ihnen lösen sich nicht in verdünnten Säuren (CuS, PbS, HgS).
Als Salze einer schwachen Säure werden Sulfide in wässrigen Lösungen stark hydrolysiert. Zum Beispiel reagieren Alkalimetallsulfide, wenn sie in Wasser gelöst werden, alkalisch:
Na 2 S+HOHNaHS+NaOH
Alle Sulfide sind wie Schwefelwasserstoff selbst energetische Reduktionsmittel:
3PbS -2 + 8HN +5 O 3 (razb.) \u003d 3PbS +6 O 4 + 4H 2 O + 8N +2 O
Einige Sulfide haben eine charakteristische Farbe: CuS und PbS - schwarz, CdS - gelb, ZnS - weiß, MnS - rosa, SnS - braun, Al 2 S 3 - orange. Die qualitative Analyse von Kationen basiert auf der unterschiedlichen Löslichkeit von Sulfiden und der unterschiedlichen Farbe vieler von ihnen.
^ 4.3. Schwefel(IV)oxid und schweflige Säure
Schwefeloxid (IV) oder Schwefeldioxid ist unter normalen Bedingungen ein farbloses Gas mit einem stechenden, erstickenden Geruch. Beim Abkühlen auf -10°C verflüssigt es sich zu einer farblosen Flüssigkeit.
Erhalt
1. Unter Laborbedingungen wird Schwefeloxid (IV) aus Salzen der schwefligen Säure durch Einwirkung starker Säuren auf sie gewonnen:
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + S0 2 + H 2 O 2NaHSO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + 2SO 2 + 2H 2 O 2HSO - 3 + 2H + \u003d 2SO 2 + 2H 2 O
2. Schwefeldioxid entsteht auch durch die Wechselwirkung von konzentrierter Schwefelsäure beim Erhitzen mit schwach aktiven Metallen:
Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Cu + 4Н + + 2SO 2- 4 \u003d Cu 2+ + SO 2- 4 + SO 2 + 2H 2 O
3. Schwefeloxid (IV) entsteht auch beim Verbrennen von Schwefel in Luft oder Sauerstoff:
4. Unter industriellen Bedingungen wird SO 2 durch Rösten von Pyrit FeS 2 oder schwefelhaltigen Erzen von Nichteisenmetallen (Zinkblende ZnS, Glanzblei PbS usw.) gewonnen:
4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
Strukturformel des SO 2 -Moleküls:
An der Bildung von Bindungen im SO 2 -Molekül sind vier Schwefelelektronen und vier Elektronen von zwei Sauerstoffatomen beteiligt. Die gegenseitige Abstoßung der bindenden Elektronenpaare und des nicht geteilten Elektronenpaars des Schwefels verleiht dem Molekül eine eckige Form.
Chemische Eigenschaften
1. Schwefeloxid (IV) weist alle Eigenschaften saurer Oxide auf:
Wechselwirkung mit Wasser
Wechselwirkung mit Alkalien,
Wechselwirkung mit basischen Oxiden.
2. Schwefeloxid (IV) zeichnet sich durch reduzierende Eigenschaften aus:
S +4 O 2 +O 0 2 2S +6 O -2 3 (in Gegenwart eines Katalysators, beim Erhitzen)
In Gegenwart starker Reduktionsmittel verhält sich SO 2 jedoch wie ein Oxidationsmittel:
Die Redox-Dualität von Schwefeloxid (IV) wird durch die Tatsache erklärt, dass Schwefel eine Oxidationsstufe von +4 hat und daher unter Abgabe von 2 Elektronen zu S +6 oxidiert und unter Aufnahme von 4 Elektronen reduziert werden kann S°. Die Manifestation dieser oder anderer Eigenschaften hängt von der Natur der reagierenden Komponente ab.
Schwefeloxid (IV) ist in Wasser gut löslich (40 Volumina SO 2 werden in 1 Volumen bei 20 ° C gelöst). In diesem Fall existiert schweflige Säure nur in wässriger Lösung:
SO 2 + H 2 OH 2 SO 3
Die Reaktion ist reversibel. In wässriger Lösung stehen Schwefeloxid (IV) und schweflige Säure im chemischen Gleichgewicht, das verschoben werden kann. Beim Binden von H 2 SO 3 (Säureneutralisation
Sie) die Reaktion verläuft in Richtung der Bildung von schwefliger Säure; beim Entfernen von SO 2 (Durchblasen einer Stickstofflösung oder Erhitzen) verläuft die Reaktion zu den Ausgangsmaterialien. In einer Lösung von schwefliger Säure befindet sich immer Schwefeloxid (IV), das ihm einen stechenden Geruch verleiht.
Schweflige Säure hat alle Eigenschaften von Säuren. In der Lösung dissoziiert es schrittweise:
H 2 SO 3 H + + HSO - 3 HSO - 3 H + + SO 2- 3
Thermisch instabil, flüchtig. Schweflige Säure bildet als zweibasige Säure zwei Arten von Salzen:
Medium - Sulfite (Na 2 SO 3);
Sauer - Hydrosulfite (NaHSO 3).
Sulfite entstehen, wenn eine Säure vollständig mit Alkali neutralisiert wird:
H 2 SO 3 + 2NaOH \u003d Na 2 SO 3 + 2H 2 O
Bei Alkalimangel werden Hydrosulfite erhalten:
H 2 SO 3 + NaOH \u003d NaHSO 3 + H 2 O
Schweflige Säure und ihre Salze haben sowohl oxidierende als auch reduzierende Eigenschaften, was durch die Art des Reaktionspartners bestimmt wird.
1. So werden unter Einwirkung von Sauerstoff Sulfite zu Sulfaten oxidiert:
2Na 2 S +4 O 3 + O 0 2 \u003d 2Na 2 S +6 O -2 4
Noch einfacher verläuft die Oxidation der schwefligen Säure mit Brom und Kaliumpermanganat:
5H 2 S +4 O 3 +2KMn +7 O 4 \u003d 2H 2 S +6 O 4 +2Mn +2 S +6 O 4 + K 2 S +6 O 4 + 3H 2 O
2. Sulfite zeigen in Gegenwart von energiereicheren Reduktionsmitteln oxidierende Eigenschaften:
Salze der schwefligen Säure lösen fast alle Hydrosulfite und Sulfite von Alkalimetallen.
3. Da H 2 SO 3 eine schwache Säure ist, setzt die Einwirkung von Säuren auf Sulfite und Hydrosulfite SO 2 frei. Diese Methode wird normalerweise zur Gewinnung von SO 2 verwendet unter Laborbedingungen:
NaHSO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O
4. Wasserlösliche Sulfite werden leicht hydrolysiert, wodurch die Konzentration an OH – -Ionen in der Lösung zunimmt:
Na 2 SO 3 + NOHNaHSO 3 + NaOH
Anwendung
Schwefeloxid (IV) und schweflige Säure entfärben viele Farbstoffe und bilden mit ihnen farblose Verbindungen. Letztere können sich beim Erhitzen oder im Licht wieder zersetzen, wodurch die Farbe wiederhergestellt wird. Daher unterscheidet sich die aufhellende Wirkung von SO 2 und H 2 SO 3 von der aufhellenden Wirkung von Chlor. Üblicherweise hellt Schwefel(IV)-roxid Wolle, Seide und Stroh auf.
Schwefeloxid (IV) tötet viele Mikroorganismen ab. Um Schimmelpilze zu zerstören, begasen sie daher feuchte Keller, Keller, Weinfässer usw. Es wird auch beim Transport und der Lagerung von Früchten und Beeren verwendet. Schwefeloxid IV) wird in großen Mengen zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet.
Eine wichtige Anwendung ist die Lösung von Calciumhydrosulfit CaHSO 3 (Sulfitablauge), die zur Behandlung von Holz- und Papierzellstoff verwendet wird.
^ 4.4. Schwefel(VI)-oxid. Schwefelsäure
Schwefeloxid (VI) (siehe Tabelle 20) ist eine farblose Flüssigkeit, die bei einer Temperatur von 16,8 ° C zu einer festen kristallinen Masse erstarrt. Es nimmt sehr stark Feuchtigkeit auf und bildet Schwefelsäure: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
Table 20. Eigenschaften von Schwefeloxiden
Die Auflösung von Schwefeloxiden (VI) in Wasser geht mit der Freisetzung einer erheblichen Wärmemenge einher.
Schwefeloxid (VI) ist in konzentrierter Schwefelsäure sehr gut löslich. Eine Lösung von SO3 in wasserfreier Säure wird Oleum genannt. Oleum kann bis zu 70 % SO 3 enthalten.
Erhalt
1. Schwefeloxid (VI) entsteht durch Oxidation von Schwefeldioxid mit Luftsauerstoff in Gegenwart von Katalysatoren bei einer Temperatur von 450 °C (vgl. Schwefelsäure bekommen):
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
2. Eine andere Möglichkeit, SO 2 zu SO 3 zu oxidieren, ist die Verwendung von Stickstoffmonoxid (IV) als Oxidationsmittel:
Das resultierende Stickoxid (II) verwandelt sich bei Wechselwirkung mit Luftsauerstoff leicht und schnell in Stickoxid (IV): 2NO + O 2 \u003d 2NO 2
Was wiederum bei der Oxidation von SO 2 verwendet werden kann. Daher wirkt NO 2 als Sauerstoffträger. Dieses Verfahren zur Oxidation von SO 2 zu SO 3 wird als Lachgas bezeichnet. Das SO 3 -Molekül hat die Form eines Dreiecks, in dessen Zentrum es steht
Das Schwefelatom befindet sich:
Diese Struktur beruht auf der gegenseitigen Abstoßung der Bindungselektronenpaare. Das Schwefelatom stellte sechs externe Elektronen für ihre Bildung zur Verfügung.
Chemische Eigenschaften
1. SO 3 ist ein typisches saures Oxid.
2. Schwefeloxid (VI) hat die Eigenschaften eines starken Oxidationsmittels.
Anwendung
Schwefeloxid (VI) wird zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet. Das wichtigste ist die Kontaktmethode des Erhaltens
Schwefelsäure. Auf diese Weise können Sie H 2 SO 4 in beliebiger Konzentration sowie Oleum erhalten. Der Prozess besteht aus drei Stufen: Erhalten von SO 2 ; Oxidation von SO 2 zu SO 3; H 2 SO 4 erhalten.
SO 2 wird durch Brennen von Pyrit FeS 2 in speziellen Öfen erhalten: 4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
Um das Brennen zu beschleunigen, wird Pyrit vorab zerkleinert, und für ein vollständigeres Ausbrennen des Schwefels wird viel mehr Luft (Sauerstoff) eingeführt, als für die Reaktion erforderlich ist. Das den Ofen verlassende Gas besteht aus Schwefeloxid (IV), Sauerstoff, Stickstoff, Arsenverbindungen (aus Verunreinigungen in Pyrit) und Wasserdampf. Es wird Röstgas genannt.
Das Röstgas wird gründlich gereinigt, da bereits ein geringer Gehalt an Arsenverbindungen sowie Staub und Feuchtigkeit den Katalysator vergiften. Das Gas wird von Arsenverbindungen und Staub gereinigt, indem es durch spezielle Elektrofilter und einen Waschturm geleitet wird; Feuchtigkeit wird durch konzentrierte Schwefelsäure im Trockenturm aufgenommen. Das gereinigte sauerstoffhaltige Gas wird in einem Wärmetauscher auf 450°C erhitzt und gelangt in den Kontaktapparat. Innerhalb des Kontaktapparates befinden sich mit einem Katalysator gefüllte Gitterböden.
Früher wurde als Katalysator fein verteiltes metallisches Platin verwendet. Anschließend wurde es durch Vanadiumverbindungen ersetzt - Vanadium (V) -Oxid V 2 O 5 oder Vanadylsulfat VOSO 4, die billiger als Platin sind und langsamer vergiften.
Die Oxidationsreaktion von SO 2 zu SO 3 ist reversibel:
2SO 2 + O 2 2SO 3
Die Erhöhung des Sauerstoffgehalts im Röstgas erhöht die Ausbeute an Schwefeloxid (VI): Bei einer Temperatur von 450 °C erreicht sie normalerweise 95 % oder mehr.
Das entstehende Schwefeloxid (VI) wird dann im Gegenstrom in den Absorptionsturm geleitet, wo es von konzentrierter Schwefelsäure absorbiert wird. Wenn es gesättigt ist, wird zuerst wasserfreie Schwefelsäure und dann Oleum gebildet. Anschließend wird das Oleum auf 98 %ige Schwefelsäure verdünnt und den Verbrauchern zugeführt.
Strukturformel der Schwefelsäure:
^ Physikalische Eigenschaften
Schwefelsäure ist eine schwere farblose ölige Flüssigkeit, die bei + 10,4 ° C fast zweimal kristallisiert ( \u003d 1,83 g / cm 3) ist schwerer als Wasser, geruchlos, nicht flüchtig. Extrem gigroskopisch. Es nimmt Feuchtigkeit unter Freisetzung einer großen Wärmemenge auf, sodass Sie konzentrierter Schwefelsäure kein Wasser hinzufügen können - die Säure spritzt. Für Zeiten-
Schwefelsäurezusätze sollten dem Wasser in kleinen Portionen zugesetzt werden.
Wasserfreie Schwefelsäure löst bis zu 70 % Schwefeloxid (VI). Beim Erhitzen spaltet es SO 3 ab, bis eine Lösung mit einem Massenanteil an H 2 SO 4 von 98,3 % entsteht. Wasserfreies H 2 SO 4 leitet fast keinen Strom.
^ Chemische Eigenschaften
1. Es mischt sich mit Wasser in jedem Verhältnis und bildet Hydrate unterschiedlicher Zusammensetzung:
H 2 SO 4 H 2 O, H 2 SO 4 2 H 2 O, H 2 SO 4 3 H 2 O, H 2 SO 4 4 H 2 O, H 2 SO 4 6,5 H 2 O
2. Konzentrierte Schwefelsäure verkohlt organische Substanzen - Zucker, Papier, Holz, Fasern und entzieht ihnen Wasserelemente:
C 12 H 22 O 11 + H 2 SO 4 \u003d 12 C + H 2 SO 4 · 11 H 2 O
Die resultierende Kohle interagiert teilweise mit der Säure:
Die Trocknung von Gasen basiert auf der Absorption von Wasser durch Schwefelsäure.
Wie eine starke nichtflüchtige Säure H 2 SO 4 andere Säuren aus trockenen Salzen verdrängt:
NaNO 3 + H 2 SO 4 \u003d NaHSO 4 + HNO 3
Fügt man Salzlösungen jedoch H 2 SO 4 hinzu, so findet keine Verdrängung von Säuren statt.
H 2 SO 4 - starke zweibasige Säure: H 2 SO 4 H + + HSO - 4 HSO - 4 H + + SO 2- 4
Es hat alle Eigenschaften nichtflüchtiger starker Säuren.
Verdünnte Schwefelsäure zeichnet sich durch alle Eigenschaften nicht oxidierender Säuren aus. Nämlich: es interagiert mit Metallen, die in der elektrochemischen Spannungsreihe von Metallen bis hin zu Wasserstoff liegen:
Die Wechselwirkung mit Metallen beruht auf der Reduktion von Wasserstoffionen.
6. Konzentrierte Schwefelsäure ist ein starkes Oxidationsmittel. Beim Erhitzen oxidiert es die meisten Metalle, auch solche, die in der elektrochemischen Spannungsreihe nach Wasserstoff stehen, und reagiert nicht nur mit Platin und Gold. Als Reduktionsprodukte können je nach Aktivität des Metalls S -2 , S° und S +4 eingesetzt werden.
In der Kälte interagiert konzentrierte Schwefelsäure nicht mit so starken Metallen wie Aluminium, Eisen, Chrom. Dies liegt an der Passivierung von Metallen. Diese Funktion wird häufig beim Transport in einem Eisenbehälter verwendet.
Allerdings bei Erwärmung:
So interagiert konzentrierte Schwefelsäure mit Metallen, indem sie die Atome des Säurebildners reduziert.
Eine qualitative Reaktion auf das Sulfation SO 2- 4 ist die Bildung eines weißen kristallinen Niederschlags BaSO 4, der in Wasser und Säuren unlöslich ist:
SO 2- 4 + Ba +2 BaSO 4
Anwendung
Schwefelsäure ist das wichtigste Produkt der wichtigsten chemischen Industrie, die sich mit der Herstellung von Nicht-
Organische Säuren, Laugen, Salze, Mineraldünger und Chlor.
Hinsichtlich der Anwendungsvielfalt nimmt die Schwefelsäure den ersten Platz unter den Säuren ein. Der größte Teil davon wird für die Gewinnung von Phosphor- und Stickstoffdüngemitteln aufgewendet. Schwefelsäure ist nicht flüchtig und wird verwendet, um andere Säuren zu erhalten - Salzsäure, Flusssäure, Phosphorsäure und Essigsäure.
Ein Großteil davon wird verwendet, um Ölprodukte - Benzin, Kerosin, Schmieröle - von schädlichen Verunreinigungen zu reinigen. Im Maschinenbau wird Schwefelsäure verwendet, um die Metalloberfläche vor dem Beschichten (Vernickeln, Verchromen etc.) von Oxiden zu reinigen. Schwefelsäure wird zur Herstellung von Sprengstoffen, Kunstfasern, Farbstoffen, Kunststoffen und vielem mehr verwendet. Es dient zum Befüllen von Batterien.
Salze der Schwefelsäure sind wichtig.
^ Natriumsulfat Na 2 SO 4 kristallisiert aus wässrigen Lösungen in Form von Na 2 SO 4 · 10H 2 O-Hydrat, das als Glaubersalz bezeichnet wird. Wird in der Medizin als Abführmittel verwendet. Wasserfreies Natriumsulfat wird bei der Herstellung von Soda und Glas verwendet.
^ Ammoniumsulfat(NH 4) 2 SO 4 - Stickstoffdünger.
Kaliumsulfat K 2 SO 4 - Kalidünger.
Calciumsulfat CaSO 4 kommt in der Natur in Form des Gipsminerals CaSO 4 · 2H 2 O vor. Beim Erhitzen auf 150 ° C verliert es einen Teil des Wassers und verwandelt sich in ein Hydrat der Zusammensetzung 2CaSO 4 H 2 O, genannt gebrannter Gips, oder Alabaster. Alabaster härtet, wenn es mit Wasser zu einer teigigen Masse vermischt wird, nach einiger Zeit wieder aus und verwandelt sich in CaSO 4 · 2H 2 O. Gips wird häufig im Bauwesen (Gips) verwendet.
^ Magnesiumsulfat MgSO 4 kommt in Meerwasser vor und verursacht seinen bitteren Geschmack. Das kristalline Hydrat, Bittersalz genannt, wird als Abführmittel verwendet.
Vitriol- der technische Name von kristallinen Sulfaten der Metalle Fe, Cu, Zn, Ni, Co (dehydratisierte Salze sind kein Vitriol). blaues Vitriol CuSO 4 · 5H 2 O ist ein blauer Giftstoff. Die Pflanzen werden mit einer verdünnten Lösung besprüht und die Samen werden vor der Aussaat gebeizt. Tintenstein FeSO 4 7H 2 O ist eine hellgrüne Substanz. Zur Pflanzenschädlingsbekämpfung, Herstellung von Tinten, Mineralfarben usw. Zinkvitriol ZnSO 4 7H 2 O wird bei der Herstellung von Mineralfarben, im Chintzdruck und in der Medizin verwendet.
^ 4.5. Ester der Schwefelsäure. Natriumthiosulfat
Schwefelsäureester umfassen Dialkylsulfate (RO 2 )SO 2 . Dies sind hochsiedende Flüssigkeiten; die unteren sind wasserlöslich; in Gegenwart von Alkalien bilden sie Alkohol und Salze der Schwefelsäure. Niederdialkylsulfate sind Alkylierungsmittel.
Diethylsulfat(C 2 H 5 ) 2 SO 4 . Schmelzpunkt -26°C, Siedepunkt 210°C, löslich in Alkoholen, unlöslich in Wasser. Erhalten durch die Wechselwirkung von Schwefelsäure mit Ethanol. Es ist ein Ethylierungsmittel in der organischen Synthese. Dringt durch die Haut ein.
Dimethylsulfat(CH 3 ) 2 SO 4 . Schmelzpunkt -26,8°C, Siedepunkt 188,5°C. Lassen Sie uns in Alkoholen auflösen, es ist schlecht - in Wasser. Reagiert mit Ammoniak in Abwesenheit eines Lösungsmittels (explosiv); sulfoniert einige aromatische Verbindungen, wie Phenolester. Gewonnen durch die Wechselwirkung von 60 % Oleum mit Methanol bei 150 ° C. Es ist ein Methylierungsmittel in der organischen Synthese. Karzinogen, wirkt auf Augen, Haut, Atmungsorgane.
^ Natriumthiosulfat Na 2 S 2 O 3
Salz der Thioschwefelsäure, in dem zwei Schwefelatome unterschiedliche Oxidationsstufen haben: +6 und -2. Kristalline Substanz, gut wasserlöslich. Es wird in Form von kristallinem Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O-Hydrat hergestellt, das allgemein als Hyposulfit bezeichnet wird. Erhalten durch die Wechselwirkung von Natriumsulfit mit Schwefel beim Kochen:
Na 2 SO 3 + S \u003d Na 2 S 2 O 3
Sie ist wie Thioschwefelsäure ein starkes Reduktionsmittel und wird durch Chlor leicht zu Schwefelsäure oxidiert:
Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O \u003d 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl
Die Verwendung von Natriumthiosulfat zur Absorption von Chlor (in den ersten Gasmasken) basierte auf dieser Reaktion.
Natriumthiosulfat wird durch schwache Oxidationsmittel etwas anders oxidiert. Dabei entstehen beispielsweise Salze der Tetrathionsäure:
2Na 2 S 2 O 3 + I 2 \u003d Na 2 S 4 O 6 + 2NaI
Natriumthiosulfat ist ein Nebenprodukt bei der Herstellung von NaHSO 3 , Schwefelfarbstoffen, bei der Reinigung von Industriegasen von Schwefel. Es wird verwendet, um Chlorspuren nach dem Bleichen von Stoffen zu entfernen, um Silber aus Erzen zu extrahieren; ist ein Fixiermittel in der Fotografie, ein Reagenz in der Jodometrie, ein Gegenmittel gegen Vergiftungen mit Arsen, Quecksilberverbindungen und ein entzündungshemmendes Mittel.
Teil I
1. Schwefelwasserstoff.
1) Die Struktur des Moleküls:
2) Physikalische Eigenschaften: farbloses Gas mit stechendem Geruch nach faulen Eiern, schwerer als Luft.
3) Chemische Eigenschaften (vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen und betrachten Sie die Gleichungen im Lichte von TED oder vom Redox-Standpunkt aus).
4) Schwefelwasserstoff in der Natur: in Form von Verbindungen - Sulfiden in freier Form - in vulkanischen Gasen.
2. Schwefeloxid (IV) - SO2
1) Einstieg in die Branche. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf und betrachten Sie sie im Hinblick auf Oxidation-Reduktion.
2) Gewinnung im Labor. Schreiben Sie die Reaktionsgleichung auf und betrachten Sie sie im Lichte von TED:
3) Physikalische Eigenschaften: Gas mit stechendem, erstickendem Geruch.
4) Chemische Eigenschaften.
3. Schwefeloxid (VI) - SO3.
1) Erhalten durch Synthese aus Schwefeloxid (IV):
2) Physikalische Eigenschaften: Flüssigkeit, schwerer als Wasser, gemischt mit Schwefelsäure - Oleum.
3) Chemische Eigenschaften. Zeigt typische Eigenschaften saurer Oxide:
Teil II
1. Beschreiben Sie die Reaktion zur Synthese von Schwefeloxid (VI) nach allen Einstufungskriterien.
a) katalytisch
b) reversibel
c) GES
d) Verbindungen
e) exotherm
e) Brennen
2. Beschreiben Sie die Reaktion der Wechselwirkung von Schwefeloxid (IV) mit Wasser nach allen Einstufungskriterien.
a) reversibel
b) Verbindungen
c) nicht GES
d) exotherm
e) nicht katalytisch
3. Erklären Sie, warum Schwefelwasserstoff starke reduzierende Eigenschaften aufweist.
4. Erklären Sie, warum Schwefeloxid (IV) sowohl oxidierende als auch reduzierende Eigenschaften aufweisen kann:
Bestätigen Sie diese These mit den Gleichungen der entsprechenden Reaktionen.
5. Schwefel vulkanischen Ursprungs entsteht durch die Wechselwirkung von Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf und betrachten Sie sie vom Standpunkt der Oxidation-Reduktion.
6. Schreiben Sie die Gleichungen für die Reaktionen von Übergängen auf und entschlüsseln Sie die unbekannten Formeln:
7. Schreiben Sie einen Cinquain zum Thema „Schwefeldioxid“.
1) Schwefeldioxid
2) Erstickend und hart
3) Säureoxid, OVR
4) Wird zur Herstellung von SO3 verwendet
5) Schwefelsäure H2SO4
8. Erstellen Sie unter Verwendung zusätzlicher Informationsquellen, einschließlich des Internets, einen Bericht über die Toxizität von Schwefelwasserstoff (achten Sie auf seinen charakteristischen Geruch!) Und Erste Hilfe im Falle einer Vergiftung mit diesem Gas. Schreiben Sie den Nachrichtenplan in ein spezielles Notizbuch.
Schwefelwasserstoff
Ein farbloses Gas mit Geruch nach faulen Eiern. Es wird in der Luft durch Geruch gefunden, selbst in geringen Konzentrationen. In der Natur kommt es im Wasser von Mineralquellen, Meeren und vulkanischen Gasen vor. Es entsteht bei der Zersetzung von Proteinen in Abwesenheit von Sauerstoff. Es kann in einer Reihe von Chemie- und Textilindustrien bei der Gewinnung und Verarbeitung von Öl aus Abwässern in die Luft freigesetzt werden.
Schwefelwasserstoff ist ein starkes Gift, das akute und chronische Vergiftungen verursacht. Es wirkt lokal reizend und allgemein toxisch. Bei einer Konzentration von 1,2 mg / l entwickelt sich eine Vergiftung blitzschnell, der Tod tritt durch akute Hemmung der Gewebeatmungsprozesse ein. Nach Beendigung der Exposition kann das Opfer selbst bei schweren Vergiftungsformen wieder zum Leben erweckt werden.
Bei einer Konzentration von 0,02-0,2 mg / l werden Kopfschmerzen, Schwindel, Engegefühl in der Brust, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Bewusstlosigkeit, Krämpfe, Schädigung der Augenschleimhaut, Konjunktivitis, Photophobie beobachtet. Durch den Geruchsverlust steigt die Vergiftungsgefahr. Herzschwäche und Atemversagen, Koma nehmen allmählich zu.
Erste Hilfe - Entfernung des Opfers aus der verschmutzten Atmosphäre, Einatmen von Sauerstoff, künstliche Beatmung; Mittel, die das Atemzentrum anregen und den Körper erwärmen. Glukose, Vitamine, Eisenpräparate werden ebenfalls empfohlen.
Vorbeugung - ausreichende Belüftung, Sperrung einiger Produktionsvorgänge. Beim Abstieg von Arbeitern in Brunnen und Behälter, die Schwefelwasserstoff enthalten, müssen sie Gasmasken und Rettungsringe an Seilen tragen. Der Gasrettungsdienst ist in Bergwerken, an Förderstellen und in Ölraffinerien obligatorisch.
Schwefel(IV)oxid und schweflige Säure
Schwefeloxid (IV) oder Schwefeldioxid ist unter normalen Bedingungen ein farbloses Gas mit einem stechenden, erstickenden Geruch. Beim Abkühlen auf -10°C verflüssigt es sich zu einer farblosen Flüssigkeit.
Erhalt
1. Unter Laborbedingungen wird Schwefeloxid (IV) aus Salzen der schwefligen Säure durch Einwirkung starker Säuren auf sie gewonnen:
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + S0 2 + H 2 O 2NaHSO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + 2SO 2 + 2H 2 O 2HSO - 3 + 2H + \u003d 2SO2 + 2H2O
2. Schwefeldioxid entsteht auch durch die Wechselwirkung von konzentrierter Schwefelsäure beim Erhitzen mit schwach aktiven Metallen:
Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Cu + 4Н + + 2SO 2- 4 \u003d Cu 2+ + SO 2- 4 + SO 2 + 2H 2 O
3. Schwefeloxid (IV) entsteht auch beim Verbrennen von Schwefel in Luft oder Sauerstoff:
4. Unter industriellen Bedingungen wird SO 2 durch Rösten von Pyrit FeS 2 oder schwefelhaltigen Erzen von Nichteisenmetallen (Zinkblende ZnS, Glanzblei PbS usw.) gewonnen:
4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
Strukturformel des SO 2 -Moleküls:
An der Bindungsbildung im SO 2 -Molekül sind vier Schwefelelektronen und vier Elektronen von zwei Sauerstoffatomen beteiligt. Die gegenseitige Abstoßung der bindenden Elektronenpaare und des freien Elektronenpaars des Schwefels verleiht dem Molekül eine eckige Form.
Chemische Eigenschaften
1. Schwefeloxid (IV) weist alle Eigenschaften saurer Oxide auf:
Wechselwirkung mit Wasser
Wechselwirkung mit Alkalien,
Wechselwirkung mit basischen Oxiden.
2. Schwefeloxid (IV) zeichnet sich durch reduzierende Eigenschaften aus:
S +4 O 2 + O 0 2 "2S +6 O -2 3 (in Gegenwart eines Katalysators, beim Erhitzen)
In Gegenwart starker Reduktionsmittel verhält sich SO 2 jedoch wie ein Oxidationsmittel:
Die Redox-Dualität von Schwefeloxid (IV) wird durch die Tatsache erklärt, dass Schwefel eine Oxidationsstufe von +4 hat und daher unter Abgabe von 2 Elektronen zu S +6 oxidiert und unter Aufnahme von 4 Elektronen reduziert werden kann S°. Die Manifestation dieser oder anderer Eigenschaften hängt von der Natur der reagierenden Komponente ab.
Schwefeloxid (IV) ist in Wasser gut löslich (40 Volumina SO 2 werden in 1 Volumen bei 20 ° C gelöst). In diesem Fall existiert schweflige Säure nur in wässriger Lösung:
SO 2 + H 2 O "H 2 SO 3
Die Reaktion ist reversibel. In wässriger Lösung stehen Schwefeloxid (IV) und schweflige Säure im chemischen Gleichgewicht, das verschoben werden kann. Beim Binden von H 2 SO 3 (Säureneutralisation
u) die Reaktion zur Bildung von schwefliger Säure fortschreitet; beim Entfernen von SO 2 (Durchblasen einer Stickstofflösung oder Erhitzen) verläuft die Reaktion zu den Ausgangsmaterialien. Schwefelsäurelösung enthält immer Schwefeloxid (IV), was ihr einen stechenden Geruch verleiht.
Schweflige Säure hat alle Eigenschaften von Säuren. Dissoziiert schrittweise in Lösung:
H 2 SO 3 "H + + HSO - 3 HSO - 3" H + + SO 2- 3
Thermisch instabil, flüchtig. Schweflige Säure bildet als zweibasige Säure zwei Arten von Salzen:
Medium - Sulfite (Na 2 SO 3);
Sauer - Hydrosulfite (NaHSO 3).
Sulfite entstehen, wenn eine Säure vollständig mit Alkali neutralisiert wird:
H 2 SO 3 + 2NaOH \u003d Na 2 SO 3 + 2H 2 O
Bei Alkalimangel werden Hydrosulfite erhalten:
H 2 SO 3 + NaOH \u003d NaHSO 3 + H 2 O
Schweflige Säure und ihre Salze haben sowohl oxidierende als auch reduzierende Eigenschaften, was durch die Art des Reaktionspartners bestimmt wird.
1. So werden unter Einwirkung von Sauerstoff Sulfite zu Sulfaten oxidiert:
2Na 2 S +4 O 3 + O 0 2 \u003d 2Na 2 S +6 O -2 4
Noch einfacher verläuft die Oxidation der schwefligen Säure mit Brom und Kaliumpermanganat:
5H 2 S +4 O 3 +2KMn +7 O 4 \u003d 2H 2 S +6 O 4 +2Mn +2 S +6 O 4 + K 2 S +6 O 4 + 3H 2 O
2. Sulfite zeigen in Gegenwart von energiereicheren Reduktionsmitteln oxidierende Eigenschaften:
Salze der schwefligen Säure lösen fast alle Hydrosulfite und Sulfite von Alkalimetallen.
3. Da H 2 SO 3 eine schwache Säure ist, setzt die Einwirkung von Säuren auf Sulfite und Hydrosulfite SO 2 frei. Diese Methode wird normalerweise bei der Gewinnung von SO 2 im Labor verwendet:
NaHSO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O
4. Wasserlösliche Sulfite werden leicht hydrolysiert, wodurch die Konzentration an OH – -Ionen in der Lösung zunimmt:
Na 2 SO 3 + NON "NaHSO 3 + NaOH
Anwendung
Schwefeloxid (IV) und schweflige Säure entfärben viele Farbstoffe und bilden mit ihnen farblose Verbindungen. Letztere können sich beim Erhitzen oder im Licht wieder zersetzen, wodurch die Farbe wiederhergestellt wird. Daher unterscheidet sich die Bleichwirkung von SO 2 und H 2 SO 3 von der Bleichwirkung von Chlor. Üblicherweise hellt Schwefel(IV)-roxid Wolle, Seide und Stroh auf.
Schwefeloxid (IV) tötet viele Mikroorganismen ab. Um Schimmelpilze zu zerstören, begasen sie daher feuchte Keller, Keller, Weinfässer usw. Es wird auch beim Transport und der Lagerung von Früchten und Beeren verwendet. Schwefeloxid IV) wird in großen Mengen zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet.
Eine wichtige Anwendung ist die Lösung von Calciumhydrosulfit CaHSO 3 (Sulfitablauge), die zur Behandlung von Holz- und Papierzellstoff verwendet wird.
