При нагревании сера реагирует с водородом. Образуется ядовитый газ с резким запахом - сероводород. По-другому называется сернистым водородом, сульфидом водорода, дигидросульфидом.
Строение
Сернистый водород - это бинарное соединение серы и водорода. Формула сероводорода - H 2 S. Строение молекулы аналогично строению молекулы воды. Однако сера образует с водородом не водородную, а ковалентную полярную связь. Это связано с тем, что в отличие от атома кислорода атом серы больше по объёму, имеет меньшую электроотрицательность и меньшую плотность заряда.
Рис. 1. Строение сероводорода.
Получение
Сульфид водорода встречается в природе редко. В небольших концентрациях входит в состав попутных, природных, вулканических газов. Моря и океаны содержат сероводород на больших глубинах. Например, сернистый водород находится на глубине 200 метров в Чёрном море. Кроме того, сероводород выделяется при гниении белков, содержащих серу.
В промышленности получают несколькими способами:
- реакцией кислот с сульфидами:
FeS + 2HCl → FeCl 2 + H 2 S;
- воздействием воды на сульфид алюминия:
Al 2 S 3 + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2 S;
- сплавлением серы с парафином:
С 18 Н 38 + 18S → 18H 2 S + 18С.
Наиболее чистый газ получается при прямом взаимодействии водорода и серы. Реакция протекает при 600°С.
Физические свойства
Дигидросульфид - бесцветный газ с запахом протухших яиц и сладковатым вкусом. Это ядовитое вещество, опасное в больших концентрациях. Благодаря молекулярному строению в обычных условиях сернистый водород не сжижается.
Общие физические свойства сернистого водорода:
- плохо растворяется в воде;
- проявляет свойства сверхпроводника при температуре -70°С и давлении 150ГПа;
- огнеопасен;
- растворяется в этаноле;
- сжижается при -60,3°С;
- превращается в твёрдое вещество при -85,6°С;
- плавится при -86°С;
- кипит при -60°С;
- разлагается на простые вещества (серу и водород) при 400°С.
При обычных условиях можно приготовить раствор сероводорода (сероводородную воду). Однако сернистый водород не вступает в реакцию с водой. На воздухе раствор быстро окисляется и мутнеет из-за выделения серы. Сероводородная вода проявляет слабые свойства кислоты.
Рис. 2. Сероводородная вода.
Химические свойства
Сернистый водород - мощный восстановитель. Основные химические свойства вещества описаны в таблице.
|
Реакция |
Описание |
Уравнение |
|
С кислородом |
Горит на воздухе голубым пламенем с образованием диоксида серы. При недостатке кислорода образуется сера и вода |
2H 2 S + 4O 2 → 2H 2 O + 2SO 2 ; 2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O |
|
С окислителями |
Окисляется до диоксида серы или серы |
3H 2 S + 4HClO 3 → 3H 2 SO 4 + 4HCl; 2H 2 S + SO 2 → 2H 2 O + 3S; 2H 2 S + H 2 SO 3 → 3S + 3H 2 O |
|
Со щелочами |
При избытке щёлочи образуются средние соли, при отношении 1:1 - кислые |
H 2 S + 2NaOH → Na 2 S + 2H 2 O; H 2 S + NaOH → NaHS + H 2 O |
|
Диссоциации |
Ступенчато диссоциирует в растворе |
H 2 S ⇆ H + + HS – ; HS – ⇆ H + + S 2- |
|
Качественная |
Образование чёрного осадка - сульфида свинца |
H 2 S + Pb(NO 3) 2 → PbS↓ + 2HNO 3 |
Рис. 3. Горение сероводорода.
Сернистый водород - токсичный газ, поэтому его применение ограниченно. Большая часть производимого сероводорода используется в промышленной химии для производства серы, сульфида, серной кислоты.
Что мы узнали?
Из темы урока узнали о строении, получении и свойствах сероводорода или сернистого водорода. Это бесцветный газ с неприятным запахом. Является токсичным веществом. Образует сероводородную воду, не вступая во взаимодействие с водой. В реакциях проявляет свойства восстановителя. Реагирует с кислородом воздуха, сильными окислителями (оксидами, кислородными кислотами), со щелочами. Диссоциирует в растворе в два этапа. Сернистый водород используется в химической промышленности для изготовления производных веществ.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.4 . Всего получено оценок: 66.
- (сернистый водород) H2S, бесцветный газ с запахом тухлых яиц; tпл?85,54 .С, tкип?60,35 .С; при 0 .С сжижается под давлением 1 МПа. Восстановитель. Побочный продукт при очистке нефтепродуктов, коксовании угля и др.; образуется при разложении… … Большой Энциклопедический словарь
- (H2S), бесцветный, ядовитый газ с запахом тухлых яиц. Образуется в процессах гниения, содержится в сырой нефти. Получают действием серной кислоты на сульфиды металлов. Используется в традиционном КАЧЕСТВЕННОМ АНАЛИЗЕ. Свойства: температура… … Научно-технический энциклопедический словарь
СЕРОВОДОРОД, сероводорода, мн. нет, муж. (хим.). Газ, образующийся при гниении белковых веществ, издающий запах тухлых яиц. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
СЕРОВОДОРОД, а, муж. Бесцветный газ с резким неприятным запахом, образующийся при разложении белковых веществ. | прил. сероводородный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
Сущ., кол во синонимов: 1 газ (55) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Бесцветный ядовитый газ H2S с неприятным специфическим запахом. Обладает слабокислотными свойствами. 1 л С. при t 0 °C и давлении 760 мм составляет 1,539 г. Встречается в нефтях, в природных водах, в газах биохимического происхождения, как… … Геологическая энциклопедия
СЕРОВОДОРОД - СЕРОВОДОРОД, H2S (молекулярный вес 34,07), бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц. Литр газа при нормальных условиях (0°, 760 мм) весит 1,5392 г. Темп, кипения 62°, плавления 83°; С. входит в состав газообразных выделений… … Большая медицинская энциклопедия
сероводород - — Тематики биотехнологии EN hydrogen sulfide … Справочник технического переводчика
сероводород - СЕРОВОДОРОД, а, м Бесцветный газ с резким неприятным запахом, образующийся при разложении белковых веществ и представляющий собой соединение серы с водородом. Сероводород содержится в некоторых минеральных водах и лечебных грязях и используется… … Толковый словарь русских существительных
Книги
- Как бросить курить! (DVD) , Пелинский Игорь. "Нет ничего легче, чем бросить курить, - я уже тридцать раз бросал" (Марк Твен). Почему люди начинают курить? Чтобы расслабиться, отвлечься, собраться с мыслями, избавиться от стресса или…
- Вестиментиферы – бескишечные беспозвоночные морских глубин , В. В. Малахов. Монография посвящена новой группе гигантских (до 2,5 м) глубоководных животных, обитающих в районах глубоководной гидротермальной активности и холодных углеводородных просачиваний. Наиболее… электронная книга
- Размышления практикующего врача о здоровье работников газовой промышленности , И. В. Фомичев. Светлана Владимировна Фомичева – канд. мед. наук, с.н.с. Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УРО РАН. Фомичев Илья Владимирович – врач-гастроэнтеролог, руководитель Медицинского…
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Сероводород представляет собой бесцветный газ с характерным запахом гниющего белка.
Он немного тяжелее воздуха, сжижается при температуре -60,3 o С и затвердевает при -85,6 o С. На воздухе сероводород горит голубоватым пламенем, образуя диоксид серы и воду:
2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2 .
Если внести в пламя сероводорода какой-нибудь холодный предмет, например фарфоровую чашку, то температура пламени значительно понижается и сероводород окисляется только до свободной серы, оседающей на чашке в виде желтого налета:
2H 2 S + O 2 = 2H 2 O + 2S.
Сероводород легко воспламеняется; смесь его с воздухом взрывает. Сероводород очень ядовит. Длительное вздыхание воздуха, содержащего этот газ даже в небольших количествах, вызывает тяжелые отравления.
При 20 o С один объем воды растворяет 2,5 объема сероводорода. Раствор сероводорода в воде называется сероводородной водой. При стоянии на воздухе, особенно на свету, сероводородная воды скоро становится мутной от выделяющейся серы. Это происходит в результате окисления сероводорода кислородом воздуха.
Получение сероводорода
При высокой температуре сера взаимодействует с водородом, образуя газ сероводород.
Практически сероводород обычно получают действием разбавленных кислот на сернистые металлы, например на сульфид железа:
FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S.
Более чистый сероводород можно получитьпри гидролизе CaS, BaS или A1 2 S 3 . Чистейший газполучается прямой реакцией водорода и серы при 600 °С.
Химические свойства сероводорода
Раствор сероводорода в воде обладает свойствами кислота. Сероводород - слабая двухосновная кислота. Она диссоциирует ступенчато и в основном по первой ступени:
H 2 S↔H + + HS — (K 1 = 6×10 -8).
Диссоциация по второй ступени
HS — ↔H + + S 2- (K 2 = 10 -14)
протекает в ничтожно малой степени.
Сероводород - сильный восстановитель. При действии сильных окислителей он окисляется до диоксида серы или до серной кислоты; глубина окисления зависит от условий: температуры, рН раствора, концентрации окислителя. Например, реакция с хлором обычно протекает до образования серной кислоты:
H 2 S + 4Cl 2 + 4H 2 O = H 2 SO 4 + 8HCl.
Средние соли сероводорода называют сульфидами.
Применение сероводорода
Применение сероводорода довольно ограничено, что, в первую очередь связано с его высокой токсичностью. Он нашел применение в лабораторной практике в качестве осадителя тяжелых металлов. Сероводород служит сырьем для получения серной кислоты, серы в элементарном виде и сульфидов
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Определите во сколько раз тяжелее воздуха сероводород H 2 S. |
| Решение | Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.
Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух - это смесь газов. D air (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (air); D air (H 2 S) = 34 / 29 = 1,17. M r (H 2 S) = 2 ×A r (H) + A r (S) = 2 × 1 + 32 = 2 + 32 = 34. |
| Ответ | Сероводород H 2 S тяжелее воздуха в 1,17 раз. |
ПРИМЕР 2
| Задание | Найдите плотность по водороду смеси газов, в которой объемная доля кислорода составляет 20%, водорода - 40%, остальное - сероводород H 2 S. |
| Решение | Объемные доли газов будут совпадать с молярными, т.е. с долями количеств веществ, это следствие из закона Авогадро. Найдем условную молекулярную массу смеси:
M r conditional (mixture) = φ (O 2) ×M r (O 2) + φ (H 2) ×M r (H 2) + φ (H 2 S) ×M r (H 2 S); |
Сероводород - H2S – бесцветный газ с резким запахом протухших яиц. Плохо растворим в воде.Токсичен. Молекула сероводорода имеет угловую форму. Молекула полярна. В связи с тем, что сероводород не образует крепких водородных связей, в нормальных условиях сероводород – газ.В водном растворе сероводород образует слабую сероводородную кислоту.
Получение
Вытеснение сильными кислотами из солей:
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S(аппарат Киппа)
Реакции сероводорода: окисляется кислородом воздуха до серы или сернистого газа
2H2S + O2 = 2S(SO2) + 2H2O
Сероводородная кислота– слабая, двухосновная
Сероводородная кислота
Нерастворимые средние соли сероводородной кислоты (сульфиды) получают взаимодействием серы с металлами или в реакциях обмена между растворами солей:
Na2S + CuSO4 = CuS↓ + Na2SO4
K2S + FeCl2 = FeS↓ + 2KCl
Растворимые сульфиды образованы щелочными и щелочноземельными металлами. Их можно получить взаимодействием растворов кислоты с металлами или щелочами. При этом в зависимости от молярного соотношения между исходными веществами могут образовываться как кислые (гидросульфиды), так и средние соли.
H2S + NaOH = NaHS + H2O (при недостатке щелочи)
H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O (в избытке щелочи)
Некоторые сульфиды (CuS, HgS, Ag2S, PbS) не разлагаются растворами сильных кислот. Поэтому сероводородная кислота может вытеснить сильные кислоты из водных растворов их солей, образованных данными металлами:
CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4
HgCl2 + H2S = HgS↓ +2HCl
Сероводородная кислота на воздухе медленно окисляется кислородом с выделением серы:
2H2S + О2 = 2S↓ + 2H2O
Поэтому со временем растворы H2S при хранении мутнеют.
Сульфиды щелочноземельных металлов в водном растворе по первой стадии гидролизуются почти на 100% и существуют в виде растворимых кислых солей:
2CaS + 2HOH = Ca(HS)2 + Ca(OH)2
Сульфиды некоторых металлов (Al2S3, Fe2S3, Cr2S3) в H2O гидролизуются полностью:
Al2S3 + 6 H2O = 2Al(OH)3 + 3 H2S
Большинство сульфидов тяжелых металлов очень плохо растворимы в H2O.
50) Фосфор. Аллотропные модификации фосфора……
Фосфор - составная часть растительных и животных белков. У растений фосфор сосредоточен в семенах, у животных - в нервной ткани, мышцах, скелете. Организм человека содержит около 1,5 кг фосфора: 1,4 кг - в костях,
130 г - в мышцах и 13 г в нервной ткани. В природе фосфор находится в связанном виде.
Важнейшие минералы:
апатит Ca5(PO4)3F и фосфорит Ca3(PO4)2.
Фосфор может быть получен нагреванием смеси фосфорита,
угля и песка в специальной печи:
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 2P + 3CaSiO3 + 5CO
Фосфин - ядовитый газ с чесночным запахом, может быть получен из фосфида цинкаидействием кислот или воды:
Zn3P2 + 6HCl → 2PH3 + 3ZnCl2
Основные свойства фосфина слабее, чем у аммиака:
PH3 + HCl → PH4Cl
Соли фосфония в водных растворах неустойчивы:
PH4 + H2O → PH3 + H3O
Фосфин имеет восстановительные (низшая степень окисления фосфора), горит на воздухе:
2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O
Фосфин – бесцветный ядовитый газ с запахом гнилой рыбы. Самовоспламеняется на воздухе
2РН3 + 4О2 → P2O5 + 2Н2О
Мало растворим в воде и в отличие от NH3 не реагирует с ней.
С о ч е н ь с и л ь ным и б е с к и с л о р о д ным и кислотами образует соли фосфония аналогично аммиаку.
РН3 + HI= PH4I
иодид фосфония
Дифосфин (аналог гидразина) (Р2Н4) – представляет собой жидкость,
самовоспламеняющуюся на воздухе.
Получение: Из фосфоритной муки сплавлением с углеродом и оксидом кремния
Ca3(PO4)2 + C +SiO2 → P4 + CaSiO3 + CO
Из фосфата Са, при температуре выше 1500оС: Ca3(PO4)2 + C → CaO + P4 + CO
Хим св-ва: P + O2 = P2O3; P + O2 = P2O5; P + S = P2S3; P + Cl2 = PCl3; P + H2 не идет
Аллотропные модификации: Белый фосфор – сильный яд, даже в малых дозах действует смертельно. В твердом состоянии получается при быстром охлаждении паров фосфора. В чистом виде совершенно бесцветен, прозрачен, по внешнему виду похож на воск: на холоде хрупок, при температуре выше 15 °C – мягкий, легко режется ножом.
Красный фосфор – порошок красно-бурого цвета, неядовит, нелетуч, нерастворим в воде и во многих органических растворителях и сероуглероде; не воспламеняется на воздухе и не светится в темноте. Только при нагревании до 260 °C воспламеняется. При сильном нагревании, без доступа воздуха, не плавясь (минуя жидкое состояние) испаряется – сублимируется. При охлаждении превращается в белый фосфор.
Черный фосфор получается при сильном нагревании и при высоком давлении белого фосфора. Черный фосфор тяжелее других модификаций. Применяется очень редко – как полупроводник в составе фосфата галлия и индия в металлургии.
Реагирует с кислотами P + HNO3 = H PO4 + NO + H2O; P + H2SO4 = H3PO4 + SO2 + H2O
Реагирует со щелочами P + KOH + H2O = KH 2PO2 + PH3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Сероводородная кислота (сероводород, моносульфан) в обычных условиях представляет собой бесцветный газ.
Термически неустойчив. Плохо растворим в холодной воде. Насыщенный раствор (0,1М) называют «сероводородной водой», который мутнеет при стоянии на воздухе. Проявляет слабые кислотные свойства. В ОВР является сильным восстановителем.
Химическая формула сероводородной кислоты
Химическая формула сероводородной кислоты H 2 S. Она показывает, что в состав данной молекулы входят два атома водорода (Ar = 1 а.е.м.) и один атом серы (Ar = 32 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу сероводородной кислоты:
Mr(H 2 S) = 2×Ar(H) + Ar(S);
Mr(H 2 S) = 2×1 + 32 = 2 +32 = 34.
Графическая (структурная) формула сероводородной кислоты
Структурная (графическая) формула сероводородной кислоты является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы (рис. 1).
Рис. 1. Строение молекулы сероводорода с указанием валентного угла между связями и длины химических связей.
Ионная формула
Сероводородная кислота является электролитом, т.е. в водном растворе она способна диссоциировать на ионы согласно следующему уравнению:
H 2 S ↔ 2H + + S 2- .
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Определите молекулярную формулу соединения, содержащего 49,4% калия, 20,2% серы, 30,4% кислорода, если относительная молекулярная масса этого соединения в 3,95 раза больше относительной атомной массы кальция. |
| Решение |
Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (калий), «у» (сера) и «z» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел): x:y:z = ω(K)/Ar(K) : ω(S)/Ar(S) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 49,4/39: 20,2/32: 30,4/16; x:y:z= 1,3: 0,63:1,9 = 2: 1: 3. Значит простейшая формула соединения калия, серы и кислорода будет иметь вид K 2 SO 3 и молярную массу 158 г/моль. Найдем истинную молярную массу этого соединения: M substance = Ar(Ca) × 3,95 = 40 × 3,95 = 158 г/моль. Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс: M substance / M(K 2 SO 3) = 158 / 158 = 1. Значит формула соединения калия, серы и кислорода имеет вид K 2 SO 3 . |
| Ответ | K 2 SO 3 |
ПРИМЕР 2
| Задание | В состав вещества входит 32,5% натрия, 22,5% серы и 45% кислорода. Выведите химическую формулу вещества. |
| Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (натрий), «у» (сера) и «z» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел): x:y:z = ω(Na)/Ar(Na) : ω(S)/Ar(S) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 32,5/23: 22,5/32: 45/16; x:y:z= 1,4: 0,7: 2,8 = 2: 1: 4. Значит формула соединения натрия, серы и кислорода будет иметь вид Na 2 SO 4 . Это сульфат натрия. |
| Ответ | Na 2 SO 4 |
