В.В. Еремин, А.Я. Борщевский - Основы общей и физической химии (1113479), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Поглощая УФ- излучение, озон разлагается; Оз = Оз+О. Присутствие атомов и молекул — свободных радикалов (С1, МО и др.) ускоряет разложение озона и приводит к уменьшению толщины озонового слоя. Сера 5 встречается в природе в виде залежей самородной серы, сульфидов (в рудах и нефти) и сульфатов (в рудах, в морской и речной воде). Сера образует больше ЗО аллотропных форм.
В обычных условиях устойчива ромбическая сера— твердое вещество желтого цвета, кроме нее существуют сера моноклинная, состоящая из циклических молекул Зз, и пластическая. Промышленный метод получения серы основан на ее выплавлении из руды с помощью водяного пара. В лаборатории для получения серы используют неполное окисление сероводорода: 2Нз5+ Оз = 25+ 2НзО (недостаток Оз).
З б.4. Немегпаллы Л ~16) группы — халькогены !55 Сера — довольно активный неметалл. В сравнительно мягких условиях при комнатной температуре она реагирует со фтором, хлором и концентрированными кислотами — окислителями 1Нгч02, Н2504): 5+ ЗГ2 = 5ГБ, 5+ 2Н2504(конц.) = 35021+ 2Н20. На воздухе сера горит, образуя 502. Во всех указанных реакциях сера является восстановителем.
Окислительные свойства сера проявляет в реакциях с водородом Н2+ 5 = Н25 и металлами: Ге+ 5 = Ге5, НД+5= НК5. Для реакций с большинством металлов серу необходимо предварительно расплавлять и проводить реакции при повышенных температурах. Ртуть — единственный металл, с которым сера взаимодействует уже при комнатной температуре. Этим пользуются в лабораториях для удаления разлитой ртути, пары которой очень токсичны. Сера при нагревании растворяется в щелочах, при этом происходит реакция диспропорционирования: 35+ 6ИаОН = Ха2502 + 21Ча25+ ЗН20. Сера широко используется в химическом синтезе для получения Н2504, вулканизации резины; в производстве пороха, инсектицидов и фунгицидов.
Сероводород. Сульфиды. В этих соединениях сера имеет низшую степень окисления — 2. Сероводород Н25 — бесцветный и очень токсичный газ с запахом тухлых яиц. При пропускании тока водорода над расплавленной серой происходит обратимая реакция с очень малым выходом сероводорода. Поэтому обычно в лаборатории его получают действием разбавленных кислот на сульфиды: Ге5+ 2НС! = ГеС!2 + Н251. Такой сероводород загрязнен примесью Н2, для получения более чистого серово- дорода сульфид алюминия гидролизуют холодной водой: А1252(тв.) + 6Н20(ж.) = 2А1(ОН)21 + ЗН25).
Старинный способ получения сероводорода — нагревание парафина (смеси твердых алканов) с серой: СпН2п+2 + (и + 1)5 = пС + (и + 1)Н25~. Так как сера в Н25 имеет низшую возможную степень, сероводород проявляет сильные восстановительные свойства. Кроме кислорода он легко окисляется галогенами: Н25 + Вгз = 5), + 2НВг. Раствор сероводорода в воде — это слабая двухосновная кислота, очень незначи- тельно диссоциирует даже по первой ступени: Н,5.. Н++Н5-.
156 Гл. б. Химия нвметиллов Сероводородная кислота так же, как и сероводород, — типичный восстанови- тель и вступает во многие реакции, характерные для сероводорода. Она реагирует с С1з, с солями трехвалентного железа, оксидом серы (!Ч): 2Нз5+ 50з = 35(+ 2НзО. Сероводородная кислота образует два ряда солей: средние — сульфиды, кислые— гидросульфиды. Большинство из них (за исключением сульфидов аммония, а также щелочных и щелочноземельных металлов) плохо растворимо в воде, многие осадки сульфидов окрашены. Например, при пропускании сероводорода через раствор, содержащий ионы свинца РЬз+, образуется черный осадок сульфида свинца: Нз5+ РЬ(ИОз)з = РЬ5). + 2НИОз.
Эту реакцию используют для обнаружения сероводорода или сульфид-ионов. Все растворимые сульфиды сильно гидролизованы: 1Чаз5+ НзО .— МаН5+ ЫаОН. Сульфиды металлов, стоящие в ряду напряжений левее железа (включительно), растворимы в сильных кислотах: Хп5 + Нз50л = Хп504 + Нз5"!. Сн5+ Нз50л тл . Для растворения нерастворимых в обычных кислотах сульфидов используют концентрированную НЫОз; Ге5з + 8НЫОз = Ге(ЫОз)з + 2Нз504+ 5ИО+ 2НзО.
Оксид серы (1У). Сернистая кислота. В этих соединениях сера проявляет промежуточную степень окисления +4. Оксид серы (!У) 50з — бесцветный газ с резким запахом, он образуется при сгорании серы и сероводорода на воздухе. В лаборатории его получают взаимодействием многих металлов (чаще всего меди) с концентрированной серной кислотой: Сц + 2Нз50л(конц ) = Сц50л + 50з ! + 2НзО или действием сильных кислот на соли сернистой кислоты: Ыаз50з+ 2НС! = 2ЫаС!+ 50з! + НзО.
Также для получения диоксида серы используют обжиг сульфидных минералов, например, дисульфида железа (пирита): 4Ге5т+ 110з = 2ГезОз+ 850з !. Оксид серы (1Ч) хорошо растворяется в воде, при этом происходит химическая реакция с образованием слабой неустойчивой сернистой кислоты Нз50з.. 50з+ НзΠ— Нз50з — Н++ Н50 Сернистая кислота — двухосновная, она образует два вида солей; средние — сульфиты и кислые — гидросульфиты. Э б.е. Неметалльс Л (!б) группы — халькогепы 157 Химические реакции, характерные для 50з, сернистой кислоты и ее солей, можно разделить на две группы. !. Кислотно-основные реакции, протекающие без изменения степени окисления серы: Са(ОН)з + 50з = Са50з1+ НзО, Са(ОН)з + 250з = Са(Н50з)з.
2. Окислительно-восстановительные реакции, где соединения серы со степенью окисления +4 могут проявлять свойства как окислителя, так н восстановителя. При окислении 5+4 переходит в 5+з: 550з + 2КМпОс + 2НзО = Кз504 + 2Мп504 + 2Нз504. Эта реакция, приводящая к обесцвечиванию раствора перманганата калия, служит для качественного обнаружения 50з. При восстановлении соединения 5+ могут переходить в 5о, например: 50з + С = 5+ СОз (при нагревании); 50з + 2Нз5 = 35+ 2НзО.
Оксид серы (У1). Серная кислота. В этих соединениях сера проявляет высшую степень окисления +б. Оксид серы (У1) 50з — ангидрид серной кислоты— бесцветная жидкость при комнатной температуре. 50з хорошо растворяется в 100%-й серной кислоте; этот раствор называется олеумом. 50з получают окислением 50з только в присутствии катализатора и при высоком давлении: 250з + Оз = 250з Оксид серы (Ч!) — очень гигроскопическое вещество, при растворении его воде образуется серная кислота Нз504. 50з + НзО = Нз50е.
Серная кислота — сильная двухосновная кислота. В воде она диссоциирует ступенчато, образуя гидроеульфат- и сульфат-ионы, причем первая стадия — необратимая, а вторая — обратимая (рК 2): Нз504 — Н+ + Н504, Н504 ~ Н + 50е Окислительные свойства серной кислоты зависят от ее концентрации и типа металла, с которым она взаимодействует. Разбавленная серная кислота окисляет только металлы, стоящие в ряду активности до водорода, за счет ионов Н+, например: 2п+ Нз50е(разб.) = 2п504+ Нз!. При взаимодействии концентрированной серной кислоты с различными металлами и со многими неметаллами происходит ее восстановление до 50з: Сц + 2Нз50е(конц.) = Сц504 + 50з) + 2НзО, С + 2Нз504 = СОз! + 250з! + 2НзО.
158 Гл. б. Химия неметаллов Необходимо помнить, что при разбавления серной кислоты водой выделяется большое количество теплоты. Поэтому для разбавления серной кислоты надо наливать кислоту в воду, а не наоборот. Для концентрированной серной кислоты очень характерны дегидратируюи1ие свойства, т. е. способность поглощать влагу из воздуха. При этом она может поглощать не только несвязанную воду, но и удалять ее из сложных химических соединений, например, из углеводов и спиртов.
Так, концентрированная серная кислота обугливает бумагу и сахарову: Нн50днонц.) СюНззОп(тв.) — — ~ 12С(тв.) + 11НзО. Этанол при нагревании с серной кислотой превращается в этилен: Ннэон(нонн ) СзНзОН(ж.) — — ~ СНо — СНо + НтО. Серная кислота, как все кислоты, реагирует с основаниями и оксидами, при этом образуются сульфаты или гидросульфаты. Сульфат бария очень плохо растворим в воде, поэтому его образование в виде белого осадка используют как качественную реакцию на сульфат-ион; Ва ~+ 50л — — Ва504г.
В отличие от нерастворимых солей слабых кислот, сульфат бария не растворяется в сильных кислотах. Его можно перевести в растворимую форму прокаливанием с углем: Ва504+ 4С = ВаЯ+4С01. Основным способом промышленного получения серной кислоты является контактный метод. Он состоит из трех этапов: 1) получение ЯОо сжиганием серы или обжигом сульфидных руд; 2) каталитическое окисление 50з до 50з, 3) поглощение ЯОз 96%-й серной кислотой с образованием 100)ь-й кислоты. Для получения олеума ЯОз растворяют в 100%-й серной кислоте.
Нз504 — самое многотоннажное химическое соединение (за исключением воды). Ее ежегодное производство составляет более 160 млн тонн. Больше половины этого количества идет на производство фосфорной кислоты и удобрений. В нефтехимической промышленности серная кислота используется в качестве катализатора.
й 6.6. НЕййЕТАЛЛЫ ЧП (17) ГРУППЫ вЂ” ГАЛОГЕНЫ Галогены — элементы главной подгруппы У!! группы. В эту подгруппу входят элементы фтор Е, хлор С1, бром Вг, иод 1 и астат А1. Все элементы, кроме искусственно синтезированного радиоактивного астата, встречаются в природе только в виде солей. Нахождение галогенов в виде простых веществ невозможно из-за их высокой химической активности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
