Элемент сера 16 S, как и кислород 8 О, находится в главной подгруппе VI группы периодической системы элементов. Однако химия серы существенно отличается от химии кислорода. Это обусловлено следующими причинами:
1. В отличие от кислорода сера проявляет и окислительные, и восстановительные свойства.
2. В отличие от кислорода, имеющего постоянную валентность II и степень окисления в соединениях -2, сера - элемент с переменной валентностью и с переменной степенью окисления.
Характеристика элемента
16 S1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
Изотопы: 32 S (95,084 %); 34 S (4,16 %); 33 S и 36 S (
Кларк в земной коре 0,05 % по массе. Формы нахождения:
1) самородная сера (свободная S);
2) S 2- (H 2 S и сульфиды металлов);
3) S +6 (сульфаты Ва и Са);
4) в составе белков, витаминов.
Сера - типичный неметалл, р-элемент. Устойчивые С.О. в соединениях -2, +4, +6.
Отличительное свойство - способность образовывать прочные гомоатомные связи-S-S-S- что приводит к существованию линейных и циклических цепей.
Важнейшие S-содержащие вещества
Свободная сера
Аллотропия. Физические свойства.
Аллотропные модификации серы: ромбическая - S 8 . Твердое кристаллическое вещество ли монно-желтого цвета; нерастворимо в воде, хорошо растворимо в сероуглероде, ацетоне, бензоле.
Моноклинная - S 8 . Существует при температуре около 95 0 С. Отличается от ромбической взаимной ориентацией октаэдров в кристаллической решетке.
Пластическая. Длинные зигзагообразные цепи.
Получение серы
1. Извлечение самородной серы из ее месторождений
2. Переработка природных газов, содержащих H 2 S (окисление при недостатке О 2).
3. В лаборатории серу получают взаимодействием SО 2 и H 2 S в водном растворе:
SО 2 + 2H 2 S = 3S↓ + 2H 2 О
Химические свойства серы
При обычной температуре твердофазная сера малореакционноспособна. Однако при нагревании, и особенно в расплавленном состоянии, сера ведет себя как очень химически активное вещество
Сера - окислитель:
Для завершения октета на внешнем слое атомы серы принимают недостающие 2 электрона и в состоянии S 2- образуют ионные и ковалентные связи с водородом, металлами и некоторыми неметаллами.
Реакции с металлами
1) Сера непосредственно соединяется с большинством Me (кроме Pt, Au), образуя сульфиды. С некоторыми Me реакция протекает при обычной температуре, например:
S + 2Ag = Ag 2 S
С железом и многими другими Me сера реагирует при нагревании:
Реакции с менее ЭО неметаллами
S + Н 2 = H 2 S сероводород
2S + С = CS 2 сероуглерод
3S + 2Р = P 2 S 3 сульфид фосфора (III)
Сера - восстановитель:
S - 4e - = S +4 ;
S - 6e - = S +6
В соединениях с более ЭО элементами атомы серы находятся в положительно заряженном состоянии.
Реакции с более ЭО неметаллами
Непосредственно сера не взаимодействует с азотом и йодом.
Практически важными являются реакции соединения серы с кислородом. При обычных условиях сера горит на воздухе, окисляясь кислородом до диоксида серы:
Высший оксид SO 3 образуется при окислении серы или SO 2 кислородом в присутствии катализаторов:
2S + 3O 2 = 2SO 3 триоксид серы (оксид серы (VI)).
Сера непосредственно соединяется с фтором (при обычной температуре) и с хлором (расплавленная сера):
S + 3F 2 = SF 6 гексафторид серы
2S + Cl 2 = S 2 CI 2 дитиодихлорид серы
S 2 Cl 2 + Cl 2 = 2SCI 2 дихлорид серы
Реакции со сложными веществами - сильными окислителями
Сильные окислители (HNO 3 , H 2 SO 4 конц., К 2 Сr 2 O 7 и др.) окисляют свободную серу до SO 2 или H 2 SO 4:
S + 2HNO 3 (разб.) = H 2 SO 4 + 2NO
S + 6HNO 3 (конц.) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2Н 2 O
S + 2H 2 SO 4 (конц.) = 3SO 2 + 2Н 2 O
S + К 2 Сr 2 O 7 = Сr 2 O 3 + K 2 SO 4
Разберем задания №14 из вариантов ОГЭ за 2016 год.
Задания с решением.
Задание №1.
Окислительные свойства водород проявляет в реакции, уравнение которой
1. CuO + H2 = Cu + H2O
2. H2 + Cl2 = 2HCl
3. Ca + H2 = CaH2
4. 2H2 + O2 = 2H2O
Объяснение: запишем изменение степеней окисления водорода в данных реакциях
1. 0 → +1
2. 0 → +1
3. 0 → -1
4. 0 → +1
Водород принимает электроны только в реакции №3. Правильный ответ - 3.
Задание №2.
Сера является окислителем в реакции, уравнение которой:
1. 2SO2 + O2 = 2SO3
2. 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2
3. H2S + Br2 = 2HBr + S
4. 2Al + 3S = Al2S3
Объяснение: запишем изменения степеней окисления серы
1. +4 → +6
2. -2 → +4
3. -2 → 0
4. 0 → -3
Сера принимает электроны только в реакции 4.
Правильный ответ - 4.
Задание №3.
CO + CuO = Cu + CO2
Восстановителем является
1. Cu +2 в оксиде меди (II)
2. С+2 в оксиде углерода (II)
3. О-2 в оксиде углерода (II)
4. О-2 в оксиде меди (II)
Объяснение: запишем атомы каких элементов меняют степени окисления:
С(+2) -2ē → С(+4)
Сu(+2) +2ē→ Cu(0)
Восстановитель отдает электроны, следовательно, С(+2) - восстановитель.
Правильный ответ - 2.
Задание №4.
NO2 + Mg = MgO + N2
1. 4
2. 3
3. 2
4. 1
Объяснение: запишем баланс
2N(+4) +8ē→ N2(0) окислитель
Mg(0) -2ē→ Mg(+2) восстановитель
Азот в составе оксида является окислителем. Перед его формулой будет коэффициент 2:
2NO2 + 4Mg = 4MgO + N2
Правильный ответ - 3.
Задание №5.
В химической реакции, уравнение которой
2KI + SO3 = K2SO3 + I2
окислителем является
1. I‾ в иодиде калия
2. О²‾ в оксиде серы (VI)
3. K+1 в иодиде калия
4. S+6 в оксиде серы (VI)
Объяснение: запишем баланс
2I(-1) -2ē→ I2(0) восстановитель
S(+6) +2ē→ S(+4) окислитель
Окислитель принимает электроны, поэтому S(+6) в оксиде серы (IV) является окислителем.
Правильный ответ - 4.
Задание №6.
Сера является окислителем в реакции:
1. C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O
2. 2KOH + H2S = K2S + 2H2O
3. 2H2SO3 + O2 = 2H2SO4
4. S + O2 = SO2
Объяснение: запишем изменение степеней окисления серы в приведенных реакциях:
1. +6 → +4
2. -2 → -2
3. +4 → +6
4. 0 → +4
Окислитель принимает электроны, с серой это происходит только в первой реакции. Правильный ответ - 1.
Задание №7.
Хлор является восстановителем в реакции
1. Cl2 + 2KBr = 2KCl + Br2
2. 3S + 2KClO3 = 3SO2 + 2KCl
3. 2HClO(конц) = 2HCl + O2
4. Cl2 + F2 = 2ClF
Объяснение: запишем изменение степеней окисления хлора в приведенных реакциях:
1. 0 +2ē→ -1
2. +5 +6ē→ -1
3. +1 +2ē→ -1
4. 0 -2ē→ +1
Восстановитель в реакциях отдает электроны, хлор отдает электроны только в четвертой реакции. Правильный ответ - 4.
Задание №8.
Фосфор является окислителем в реакции:
1. 4P + 5O2 = 2P2O5
2. 2P + 5Cl2 = 2PCl5
3. 2P + 3Ca = Ca3P2
4. PH3 + 2O2 = H3PO4
Объяснение: запишем изменение степеней окисления фосфора в приведенных реакциях:
1. 0 -5ē→ +5
2. 0 -5ē→ +5
3. 0 +3ē→ -3
4. -3 -8ē→ +5
Окислитель принимает электроны, фосфор принимает электроны только в третьей реакции.
Правильный ответ - 3.
Задание №9.
В уравнении окислительно-восстановительной реакции
NH3 + O2 = H2O + NO
коэффициент перед формулой окислителя равен
1. 6
2. 5
3. 4
4. 3
Объяснение: запишем электронно-ионный баланс данной реакции:
N(-3) -5ē→ N(+2) || 4 - восстановитель
O2(0) +4ē→ 2O(-2) ||5 - окислитель
4 NH3 + 5 O2 = 6 H2O + 4 NO
Окислителем является кислород в виде простого вещества. Коэффициент перед его формулой - 5. Правильный ответ - 2.
Задание №10.
Кислород является окислителем в реакции:
1. 2Cl2 + 2H2O = 4HCl + O2
2. 2KClO3 = 2KCl + 3O2
3. 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O
4. SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2
Объяснение: запишем изменение степеней окисления кислорода для каждой реакции:
1. -2 -4ē→ 0
2. -2 -4ē→ 0
3. 0 +4ē→ -2
4. -2 -4ē→ 0
Правильный ответ - 3.
Кислород принимает электроны (как окислитель) только в третьей реакции. Есть другой способ решения этого задания: нужно внимательно посмотреть на реакции, три из них похожи (1, 2, 4) в них всех в качестве продукта есть кислород в виде простого вещества, а в левых частях этих реакций и в веществах кислород стоит "на последнем месте", то есть имеет отрицательную степень окисления, а значит меняет степень окисления с -х на 0, то есть отдает электроны. А в третьей реакции кислород наоборот в виде простого вещества стоит в левой части, а значит, скорее всего, будет принимать электроны.
Задания для самостоятельного решения.
1. Водород является окислителем в реакции:
1. CuO + H2 = Cu + H2O
2. 2H2 + O2 = 2H2O
3. 2K + 2H2O = 2KOH + H2
4. CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
2. Сера является восстановителем в реакции:
1. 4Mg + 5H2SO4 = 4MgSO4 + H2S + 2H2O
2. H2S + Cl2 = 2HCl + S
3. 2Al + 3S = Al2S3
4. 2KI + SO3 = K2SO3 + I2
3. Азот является окислителем в реакции:
1. 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
2. 2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2
3. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4. 2NH3 + 3CuO = 3Cu + N2 + 3H2O
4. Фосфор является окислителем в реакции:
1. 2PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O
2. 3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
3. PCl5 = PCl3 + Cl2
4. 4P + 5O2 = 2P2O5
5. Сульфат-ионы нельзя обнаружить а растворе с помощью:
1. Хлорида бария
2. Карбоната бария
3. Гидроксида бария
4. Нитрата бария
6. Карбонат-ионы обнаруживают в растворе с помощью ионов:
1. Водорода
2. Натрия
3. Лития
4. Калия
7. Образование газа при добавлении к исследуемому раствору кислоты является признаком качественной реакции:
1. На силикат-ион
2. На фосфат-ион
3. На сульфат-ион
4. На карбонат-ион
8. Окраска раствора фенолфталеина изменяется при пропускании через него:
1. Аммиака
2. Сероводорода
3. Хлороводорода
4. Углекислого газа
9. С помощью раствора серной кислоты можно распознать растворы:
1. Карбоната натрия и карбоната калия
2. Нитрата бария и хлорида бария
3. Силиката калия и хлорида калия
4. Сульфита калия и сульфита натрия
10. Растворы фторида и фосфата натрия можно распознать с помощью раствора:
1. Нитрата серебра
2. Нитрата бария
3. Соляной кислоты
4. Гидроксида бария
Предоставленные задания были взяты из сборника для подготовки к ОГЭ по химии авторов: Корощенко А.С. и Купцовой А.А.
Сера - элемент шестой группы третьего периода периодической системы Менделеева. Поэтому строение атома серы изображается так:
Строение атома серы указывает на то, что это неметалл, т. е. атом серы способен и к приёму электронов и к отдаче электронов:
Задание 15.1. Составить формулы соединений серы, содержащие атомы серы с данными степенями окисления.
Простое вещество «сера » - твёрдый хрупкий минерал жёлтого цвета, нерастворимый в воде. В природе встречается как самородная сера, так и её соединения: сульфиды, сульфаты. Сера как активный неметалл легко реагирует с водородом, кислородом, почти со всеми металлами и неметаллами:
Задание 15.2. Назовите полученные соединения. Определите, какие свойства (окислителя или восстановителя) проявляет сера в этих реакциях.
Как типичный неметалл простое вещество сера может быть и окислителем, и восстановителем:
Иногда эти свойства проявляются в одной реакции:
Поскольку атом-окислитель и атом-восстановитель одинаковые, их можно «сложить», т. е. на оба процесса нужно три атома серы.
Задание 15.3. Расставьте остальные коэффициенты в этом уравнении.
Сера может реагировать с кислотами - сильными окислителями:
Таким образом, являясь активным неметаллом, сера образует множество соединений. Рассмотрим свойства сероводорода, оксидов серы и их производных.
Сероводород
H 2 S - сероводород, сильно ядовитый газ с противным запахом тухлых яиц. Правильнее сказать, белки яиц при гниении разлагаются, выделяя сероводород.
Задание 15.4 . Исходя из степени окисления атома серы в сероводороде, предcкажите, какие свойства будет проявлять этот атом в окислительно-восстановительных реакциях.
Поскольку сероводород - восстановитель (атом серы имеет низшую степень окисления), он легко окисляется. Кислород воздуха окисляет сероводород даже при комнатной температуре:
Сероводород горит:
Сероводород немного растворим в воде, причём его раствор проявляет свойства очень слабой кислоты (сероводородной H 2 S ). Она образует соли сульфиды :
Вопрос. Как, имея сульфид, получить сероводород?
Сероводород в лабораториях получают, действуя на сульфиды более сильными (чем H 2 S ) кислотами, например:
Сернистый газ и сернистая кислота
SO 2 - сернистый газ с резким удушливым запахом. Ядовит. Растворяется в воде, образуя сернистую кислоту:
Эта кислота средней силы, но очень неустойчива, существует только в растворах. Поэтому при действии на её соли - сульфит ы - другими кислотами можно получить сернистый газ:
При кипячении полученного раствора эта кислота разлагается полностью.
Задание 15.5. Определите степень окисления серы в сернистом газе, сернистой кислоте, сульфите натрия.
Поскольку степень окисления +4 для серы является промежуточной, все перечисленные соединения могут быть и окислителями и восстановителями:
Например:
Задание 15.6. Расставьте коэффициенты в этих схемах методом электронного баланса. Укажите, какие свойства проявляет атом серы со степенью окисления +4 в каждой из реакций.
Восстановительные свойства сернистого газа применяются на практике. Так, при восстановлении теряют цвет некоторые органические соединения, поэтому оксид серы IV и сульфиты применяют при отбеливании. Сульфит натрия, растворённый в воде, замедляет коррозию труб, так как легко поглощает кислород из воды, а именно кислород является «виновником» коррозии:
Окисляясь в присутствии катализатора, сернистый газ превращается в серный ангидрид SO 3 :
Серный ангидрид и серная кислота
Серный ангидрид SO 3 - бесцветная жидкость, бурно реагирующая с водой:
Серная кислота H 2 SO 4 - сильная кислота, которая в концентрированном виде активно поглощает влагу из воздуха (это свойство применяется при осушении различных газов) и из некоторых сложных веществ:
