Материал: Лидин Р. А., Молочко В. А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу

(—II) до ( + VI) (рис. 15). Рассмотрим важнейшие соединения серы.

В обычных условиях сера 8-желтые хрупкие кристаллы без вкуса и запаха, легко растворимые в сероуглероде С82. Кристаллическая решетка серы-молекулярная, в узлах ре­ шетки находятся циклические молекулы 88 При Л190С сера плавится, жидкая сера состоит из молекул 88 и цепей разной длины. Температура кипения серы 445°С, в паре содержатся молекулы 8 ^ 86, 84 и 82, при 1500°С появляется одно­ атомная сера (в химических уравнениях для простоты любая сера изображается как 8).

Сера, особенно порошкообразная, обладает высокой ак­ тивностью при повышенной температуре. Реагирует она как окислитель, например с углеродом (продукт-С82) й цинком (2п8), или как восстановитель с фтором (8Р4, ЗР^), хлором (82С12, 8С12 и 8С14) и кислородом (802).

Сера не реагирует с водой, но при нагревании подвер­ гается дисмутации в атмосфере водяного пара:

38° + 2Н20 2Н28_П + 8+1У0 2.

Концентрированная азотная кислота окисляет серу до сер­ ной кислоты: *

8 4- 6НЖ )3 (конц.) = Н2804 +. 6Ж )2 + 2НгО.

В растворах щелочей дисмутация серы приводит к сульфиду

встречается в самородном виде, входит в состав сульфидных и сульфатных минералов, [пирит Ре(82), халькопирит (РеСи)82, арсенопирит Ре(Аз)8, гипс Са804*2Н20 , мира­ билит № 28 0 4- 10Н2О • и многие другие], природного угля

инефти, содержится во всех высших организмах (в белках).

Впромышленности серу либо выплавляют из самород­ ных залежей, либо получают попутно (в виде 8 0 2) при переработке сульфидов металлов.

Используется сера для получения сероуглерода, серной кислоты* тиосульфата натрия, сернистых красителей, при вулканизации каучука, как средство для лечения кожных заболеваний и удобрение (в виде сульфата аммония и прос­

того суперфосфата).

125

Сероводород Н28 - бесцветный газ с неприятным запахом* тяжелее воздуха (р = 1,54 г/л при н.у.), очень ядовит. Серо­ водород мало растворяется в воде (2,6 л/1 л Н20 при 20°С), водный раствор в лаборатории называют сероводородной водой. Очень мало диссоциирует в растворе (слабая кислота).

Соли сероводорода -сульфиды малорастворимы в воде для большинства металлов, кроме щелочных и щелочно­ земельных (последние сильно гидррлизуются). Сульфиды металлов и неметаллов обладают характерной окраской:

черные Н§8, А§28, РЪ8, Си8, Ре8, №8, Со8, Аи28, Сг283

коричневые 8п8, В1283, Аи283, Р182

оранжевые 8Ъ283, 8Ь285

желтые А$283, А$285, *8п82 Сё8, Р283, Р285, Т182

розовый (телесный) Мп8

белые 2п8, А1283, Ва8, Са8, Се82, К28, Иа28, 8182

Для качественного обнаружения сероводорода обычно используется «свинцовая бумага»-пропитанная раствором нитрата свинца(И) и высушенная фильтровальная бумага; в присутствии сероводорода или сульфидов в растворе бума­ га чернеет из-за образования РЪ8:

а) РЪ2+ + Н28 = РЬ8| + 2Н+,

Сероводород горит на воздухе голубым пламенем и при полном сгорании образует диоксид серы:

2Н28 + 302 = 2Н20 + 2802.

Холодные предметы (фарфоровый шпатель и др.), внесенные в пламя, покрываются желтым налетом серы из-за непол­ ного сгорания сероводорода:

2Н28 + 0 2 = 2Н20 + 8

(еще один способ получения серы из продуктов газификации угля при недостатке воздуха).

Сероводород и сульфиды-типичные восстановители за счет 8-п; сероводород и растворимые суйьфиды окисляются обычно до серы:

ЗН28 + 2К М п0 4 = 381 + 2М п0 2| + 2КОН + 2Н20,

Н28 + 2НЫ03 (конц.) = 8| + 2Ы02 + 2НгО,

126

Н28 + 12 = 8| + 2Н1,

ЗН28 + 2РеС13 = 8| + 2Ре8| + 6НС1

или, при действии самых сильных окислителей,-до сульфатиона, как и нерастворимые сульфиды:

РЬ8 + 4Н20 2 = РЬ804| + 4Н20.

В промьннленности сероводород получают прямым син­ тезом (Н2 + 8 ^ Н28), а в лаборатории-по реакциям:

Ре8 + 2НС1 (конц.) = РеС12 + Н28Т,

А1283 + 6Н20 = 2А1(ОН)3| + ЗН28|.

Сероводород используют для получения серы и как реак- тив-осадитель тяжелых металлов в химическом анализе.

Диоксид серы 8 0 2-бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха (р = 2,93 г/л при н. у.), негорючий. Хорошо растворяется в воде (« 4 0 л/1 л Н20), водный раствор-кис­ лый:

30$ (Г) + иН20 = 802 «Н20,

(моногидрат 8 0 2 Н20 , или сернистая кислота Н28 0 3, не

существует).

Диоксид серы-кислотный оксид, при взаимодействии со щелочами образуются сульфиты (Ка28 0 3) и гидросульфиты (№ Н 803). Растворы средних сульфитов-щелочные вследст­ вие гидролиза по аниону:

а растворы кислых сульфитов-кислее в результате диссо­ циации гидросульфит-иона:

Диоксид серы и сульфит-ион обладают ярко выражен­ ными восстановительными свойствами:

280, + 2Н20 + 0 2 МеДЛеНН° > 2Н2804,

127

медленно

2Иа280^ + 0 2 — ------ > 2На2804,

3802 + 2Н20 + 2КМп04 = ;2Н2804 + К2804 + 2МпСЦ, Иа2803 + 2КОН (конц.) + 2КМп04 = Ка25 0 4 + 2К2Мп04 + Н20 .

Окисление сухого диоксида серы кислородом протекает

(триоксид серы используют для получения серной кислоты). Окислительные свойства диоксида серы проявляются

в реакции конмутации с сероводородом:

8+1У0 2 + 2Н28“п = 38° + 2Н20.

В промышленности для получения диоксида серы исполь­ зуют, помимо сжигания серы или сероводорода в воздухе, обжиг сульфидных руд (перед получением металлов восста­ новлением из оксидов вначале сульфид превращают в оксид и тем самым отделяют металл» от серы), например:

4Рё(32) + 1Ю2 = 2Ре2Оэ + 8302, '

У

Си28 + 202 = 2СиО + 802.

В лаборатории диоксид серы получают разложением сульфитов сильными кислотами:

Ва803 + Н2804 (к о н ц .) = Ва804| + 802| + Н20 . *

Диоксид серы-промежуточный продукт в производстве серной кислоты,'- он используется также для отбеливания бумаги и шерсти.

Серная кислота Н280 4-бесцветная маслообразная жид­ кость (р = 1,84 г/мл при 20°С), закипает при 338°С и разла­ гается, образуя туман 8 0 3. При разбавлении во^ой (вливать надо кислоту в воду, а не наоборот во избежание разбрыз­ гивания) происходит сильное разогревание* В' разбавленном растворе серная кислота диссоциирует нацело.

Разбавленная серная кислота проявляет окислительные свойства за счет катионов Н +: '

ЗН2804 (разб.) 4- 2А1 = А12(804)3 + ЗН2|;

с благородными металлами она не реагирует. Концентрированная серная кислота является сильным

окислителем за счет 8+У1, при этом в зависимости от силы восстановителя могут образоваться § 0 2, 8 и Н28 (из ме­ таллов не реагируют Р1 и АЧх, а Ве, В1, Со, Ре и М§

128

Серная кислота образует сот-сульфаты (Ыа28 0 4) и гид­ росульфаты (ИаН804). Большинство средних и все кислые соли серной кислоты хорошр растворимы в воде, кроме РЪ804, Са804 и Ва804 . Особенно мало растворим в воде Ва804, поэтому катион Ва2+ используется для обнаружения сульфат-йонов; при добавлении раствора ВаС12, к раствору Н28 0 4 и л и Ыа28 0 4 выпадает белый мелкокристаллический осадок:

ВаС12 4* Н2804 = ВаЗОД 4* 2НС1,

Затем 8 0 2 переводят в 8 б 3 (см. выше) л, наконец, осуществляют, реакцию 5 0 3 4- Н20 = Н2804. Чтобы уменьшить экзо-эффект этой реакции, газообразный 8 0 3 пропускают через разбавленную серную кислоту, которая становится концентрированной, а в случае пересыщения газом 8 0 з-дымящей (так называемый олеум). В олеуме помимо Н2804 и 8 0 3 содержится продукт их взаимодейст­ вия-дисерная кислота Н2820 7:

8 0 3 4“. Н2804 (безводн.) з=± Н2820 7.

129

5-1945