Текущая версия на 12:20, 1 июля 2012

Гипермаркет знаний>>Химия>>Химия 9 класс>> Химия: Соединения серы

Сероводород и сульфиды. Сероводород H2S — бесцветный газ с резким запахом. Очень ядовит, вызывает отравление даже при незначительном содержании в воздухе (около 0,01%). Сероводород тем более опасен, что он может накапливаться в организме. Он соединяется с железом гемоглобина крови, что может привести к обморочному состоянию и смерти от кислородного голодания. В присутствии паров органических веществ токсичность HgS резко возрастает.

Вместе с тем H2S имеет лечебное значение, он является составной частью некоторых минеральных вод (Пятигорск, Сер-новодск, Мацеста).

Сероводород содержится в вулканических газах и постоянно образуется на дне Черного моря. До верхних слоев сероводород не доходит, так как на глубине 150 м взаимодействует с проникающим сверху кислородом и окисляется им до серы. Сероводород образуется при гниении белка, поэтому, например, тухлые яйца пахнут сероводородом.

При растворении сероводорода с воде образуется слабая сероводородная кислота, соли которой называются сульфидами. Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов, а также сульфид аммония хорошо растворяются в воде, сульфиды остальных металлов нерастворимы и окрашены в различные цвета, например ZnS — белый, PbS — черный, MnS — розовый.

Сероводород горит. При охлаждении пламени (внесении в него холодных предметов) осаждается свободная сера:

2H2S + 02 = 2НгО + 2Si

Если же пламя не охлаждать и обеспечить избыток кислорода, то получается оксид серы(1У):

2H2S + 302 = 2Н2О + 2SО2

Химические свойства серной кислоты в значительной степени зависят от ее концентрации.

Разбавленная серная кислота проявляет все характерные свойства кислот: взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, с выделением Н2, с оксидами металлов (основными и амфотерными), с основаниями и солями. Поскольку серная кислота двухосновна, она образует два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, например NaHS04.

Реактивом на серную кислоту и ее соли является хлорид бария ВаС12; сульфат-ионы SO с ионами Ва 2+ образуют белый нерастворимый сульфат бария, выпадающий в осадок:

Ва2+ + SO = BaS04

Концентрированная серная кислота по свойствам сильно отличается от разбавленной кислоты. Так, при взаимодействии концентрированной Н^С^ с металлами водород не выделяется, поскольку окислителем выступают уже не катионы водорода Н+, как в случае разбавленной кислоты, а сульфат-ионы S0|~. С металлами, стоящими правее водорода в ряду напряжений (медью, ртутью и др.), реакция протекает следующим образом:

Си + 2H2S04(KOH4) = CuS04 + S02+ 2Н20

Процессы окисления и восстановления, происходящие при этом, можно записать так:



При взаимодействии с металлами, находящимися в ряду напряжений до водорода, концентрированная H2S04 восстанавливается до S, S02 или H2S в зависимости от положения металла в ряду напряжений и условий протекания реакции, например:

4Zn + 5H2S04(KOH4) = 4ZnS04 + H2St + 4НгО

Теперь вам понятно, что с H2S04(KOH) взаимодействуют металлы, стоящие в ряду напряжений как до водорода, так и после него. При этом водород не образуется, так как окислителем в такой реакции являются не катионы водорода Н+, как у разбавленной кислоты, а сульфат-ионы S0.

Железо и алюминий пассивируются концентрированной серной кислотой, т. е. покрываются защитной пленкой, поэтому концентрированную кислоту можно перевозить в стальных и алюминиевых цистернах.

Будучи нелетучей сильной кислотой, Н2SO4(конц) способна вытеснять другие кислоты из их солей. Вы уже знаете такую реакцию, например получение хлороводорода:

2NаС1 + Н28O4(конц) = Nа2S04 + 2НСl

Серная кислота — один из важнейших продуктов, используемых в различных отраслях промышленности. Основными ее потребителями являются производство минеральных удобрений, металлургия, очистка нефтепродуктов. Серная кислота применяется также в производстве других кислот, моющих средств, взрывчатых веществ, лекарств, красок, в качестве электролита для свинцовых аккумуляторов (рис. 25).

Из солей серной кислоты наибольшее значение имеют уже известные вам кристаллический сульфат натрия, или глауберова соль Na2SO4 • 10Н20, гипс СаSO4 • 2Н2О и сульфат бария ВаSO4 (где они применяются?).

Медный купорос СuS04 • 5Н2О используется в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений.

Производство серной кислоты. Получают серную кислоту в три стадии:

1.    Получение SO2. В качестве сырья применяют серу, колчедан или сероводород.

2.    Получение SO3. Этот процесс вам уже известен — окисление кислородом проводят с помощью катализатора.

3.    Получение Н2SO4. А вот здесь, в отличие от известной вам реакции, описываемой уравнением SO3 + Н2O - Н2SO4, процесс растворения оксида серы(VI) проводят не в воде, а в концентрированной серной кислоте, при этом получается знакомый вам олеум.

Химические процессы производства серной кислоты можно представить в виде следующей схемы:


Схема производства серной кислоты представлена на рисунке 26.

Первую стадию проводят в печи для обжига в кипящем слое, так как обжиг колчедана — процесс гетерогенный. Перед обжигом колчедан размалывают и подают в печь ленточными транспортерами. В обжиговой печи через размолотый колчедан пропускают сильную струю воздуха. Частицы колчедана оказываются во взвешенном состоянии, создавая иллюзию кипящей жидкости, что и дало название — метод кипящего слоя.

Полученный оксид серы(IV) направляют на очистку от крупной пыли в циклон, от мелкой пыли — в электрофильтр, затем осушают в сушильной башне, промывая его серной кислотой. После этого очищенный и осушенный газ подогревают в теплообменнике.

Вторую стадию — получение SO3 — проводят в контактном аппарате. В нем на специальных полочках-решетках размещают слоями катализатор, созданный на основе оксида ванадия(V) — V2O5. Между слоями катализатора располагают трубки теплообменника, по которым подается обжиговый газ для подогрева. При этом одновременно решается проблема нагревания SO2 и охлаждения до необходимой температуры SO3. Такой принцип — принцип теплообмена широко применяется на химическом производстве. Выходящий из контактного аппарата газ направляется в трубки теплообменника для дальнейшего охлаждения и передачи теплоты очищенному и осушенному SO2.

Для третьей стадии — поглощения SO3 — воду не применяют, так как из-за выделяющейся теплоты вода превращается в пар и серная кислота образуется в виде капелек тумана. Поэтому SO3 в поглотительной башне растворяют в концентрированной серной кислоте. Поглощение SO3 серной кислотой — процесс гетерогенный, и для создания большей поверхности соприкосновения поглотительную башню заполняют кольцами из огнеупорной керамики. Кислота, стекая сверху, омывает большое число колец (принцип противотока), создавая тем самым большую площадь соприкосновения с SO3. Полученный олеум направляется на склад готовой продукции.

Производство серной кислоты создает немало экологических проблем. Выбросы и отходы сернокислотных заводов вызывают крайне негативное воздействие на окружающую среду: увеличение заболеваний дыхательной системы у человека и животных, гибель растительности и подавление ее роста, повышение коррозионного износа материалов, разрушение сооружений из известняка и мрамора, закисление почв и др.

1. Сероводород и сульфиды.

2. Сернистый газ, сернистая кислота, сульфиты.

3. Серная кислота, разбавленная и концентрированная.

4. Получение серной кислоты.

5. Применение сериой кислоты.

6. Соли серной кислоты: глауберова соль, гипс, сульфат бария, медный купорос.

7. Научные принципы производства.

Какое из веществ проявляет только восстановительные, только окислительные или и окислительные и восстановительные свойства: сера, сероводород, оксид серы(IV), серная кислота? Почему? Подтвердите свой ответ уравнениями соответствующих реакций.

К следующему уроку приготовьте задание, в котором вы должны охарактеризовать а) сернистый газ; б) оксид серы(VI) по плану: получение, свойства, применение. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Напишите уравнения реакций, характеризующих свойства разбавленной серной кислоты как электролита. Какое свойство проявляется в окислительно-восстановительных реакциях? Какие реакции можно отнести к реакциям ионного обмена? Рассмотрите их с позиций представлений об окислительно-восстановительных процессах и теории электролитической диссоциации.

Напишите уравнения реакций, лежащих в основе получения серной кислоты, согласно приведенной в параграфе схеме.

В 400 мл воды растворили 11,2 л сернистого газа. Какова массовая доля сернистой кислоты в полученном растворе?

Дайте характеристику реакции синтеза оксида серы(VI), используя все известные вам классификации химических реакций, и рассмотрите условия смещения химического равновесия вправо.

В 5 л воды растворили 500 г медного купороса. Какова массовая доля сульфата меди(II) в полученном растворе?

Почему серную кислоту называют «хлебом промышленности»?

_{словарь терминов по химии 9 класса, шпаргалки по химии, исправления и дополнения к урокам}

Содержание урока
 конспект урока                       
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.