Prchavá kyselina sírovodíková. Vzorec kyseliny sírovodíkovej. Oxidačné praženie sulfidov

DEFINÍCIA

Sírovodík je bezfarebný plyn s charakteristickým zápachom hnilobného proteínu.

Je o niečo ťažší ako vzduch, skvapalňuje pri -60,3 ° C a tuhne pri -85,6 ° C. Na vzduchu horí sírovodík modravým plameňom za vzniku oxidu siričitého a vody:

2H2S +3O2 \u003d 2H20 + 2SO2.

Ak do plameňa sírovodíka pridáte nejaký studený predmet, napríklad porcelánový pohár, teplota plameňa výrazne poklesne a sírovodík oxiduje iba na voľnú síru, ktorá sa na šálke usadzuje vo forme žltého povlaku:

2H2S + 02 \u003d 2H20 + 2S.

Sírovodík je vysoko horľavý; jeho zmes so vzduchom exploduje. Sírovodík je veľmi toxický. Dlhodobé vdychovanie vzduchu obsahujúceho tento plyn, aj v malom množstve, spôsobuje ťažké otravy.

Pri 20 ° C sa jedným objemom vody rozpustí 2,5 objemového bodu sírovodíka. Roztok sírovodíka vo vode sa nazýva sírovodíková voda. Pri státí vo vzduchu, najmä na svetle, sa z emitovanej síry čoskoro zakalí voda zo sírovodíka. K tomu dochádza v dôsledku oxidácie sírovodíka vzdušným kyslíkom.

Výroba sírovodíka

Kedy vysoká teplota síra reaguje s vodíkom za vzniku plynného sírovodíka.

V praxi sa sírovodík zvyčajne získava pôsobením zriedených kyselín na sírne kovy, napríklad na sulfid železitý:

FeS + 2HCl \u003d FeCl2 + H 2 S.

Čistší sírovodík sa dá získať hydrolýzou CaS, BaS alebo Al2S3. Najčistejší plyn sa získava priamou reakciou vodíka a síry pri 600 ° C.

Chemické vlastnosti sírovodíka

Roztok sírovodíka vo vode má kyslé vlastnosti. Sírovodík je slabá kyselina dibázová. Disociuje sa postupne a hlavne v prvom kroku:

H2S↔H + + HS - (K1 \u003d 6 × 10 -8).

Disociácia v druhej fáze

HS - ↔H + + S 2- (K 2 \u003d 10 -14)

postupuje v zanedbateľnej miere.

Sírovodík je silné redukčné činidlo. Pôsobením silných oxidantov sa oxiduje na oxid siričitý alebo kyselinu sírovú; hĺbka oxidácie závisí od podmienok: teplota, pH roztoku, koncentrácia oxidačného činidla. Napríklad reakcia s chlórom zvyčajne vedie k vzniku kyseliny sírovej:

H2S + 4CI2 + 4H20 \u003d H2S04 + 8HCI.

Stredné soli sírovodíka sa nazývajú sulfidy.

Aplikácia sírovodíka

Použitie sírovodíka je dosť obmedzené, čo je primárne spôsobené jeho vysokou toxicitou. Našiel uplatnenie v laboratórnej praxi ako precipitát ťažké kovy... Sírovodík slúži ako surovina na výrobu kyseliny sírovej, síry v elementárnej forme a sulfidov

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Úloha	Určte, koľkokrát je sírovodík H2S ťažší ako vzduch.
Rozhodnutie	Pomer hmotnosti daného plynu k hmotnosti iného plynu odobratého v rovnakom objeme, pri rovnakej teplote a rovnakom tlaku sa nazýva relatívna hustota prvého plynu v porovnaní s druhým. Táto hodnota ukazuje, koľkokrát je prvý plyn ťažší alebo ľahší ako druhý plyn. Relatívna molekulová hmotnosť vzduchu sa považuje za 29 (berúc do úvahy obsah dusíka, kyslíka a iných plynov vo vzduchu). Je potrebné poznamenať, že pojem „relatívny molekulová hmotnosť vzduch “sa používa podmienečne, pretože vzduch je zmes plynov. D vzduch (H 2 S) \u003d M r (H 2 S) / M r (vzduch); D vzduch (H2S) \u003d 34/29 \u003d 1,17. M r (H 2 S) \u003d 2 x A r (H) + A r (S) \u003d 2 x 1 + 32 \u003d 2 + 32 \u003d 34.
Odpoveď	Sírovodík H2S je 1,17-krát ťažší ako vzduch.

PRÍKLAD 2

Úloha	Nájdite hustotu vodíka v plynovej zmesi, v ktorej je objemový podiel kyslíka 20%, vodíka 40%, zvyšku je sírovodík H2S.
Rozhodnutie	Objemové frakcie plynov sa budú zhodovať s molárnymi, t.j. pri zlomkoch množstiev látok je to dôsledok Avogadrovho zákona. Nájdeme podmienenú molekulovú hmotnosť zmesi: M r podmienené (zmes) \u003d φ (02) × M r (02) + φ (H 2) × M r (H 2) + φ (H 2 S) x M r (H 2 S);

DEFINÍCIA

Kyselina sírovodíková (sírovodík, monosulfán) je za normálnych podmienok bezfarebný plyn.

Tepelne nestabilný. Zle rozpustný v studená voda... Nasýtený roztok (0,1 M) sa nazýva „sírovodíková voda“, ktorý sa po vystavení vzduchu zakalí. Vykazuje slabo kyslé vlastnosti. V OVR je to silné redukčné činidlo.

Chemický vzorec kyseliny sírovodíkovej

Chemický vzorec kyselina sírovodíková H 2 S. Ukazuje, že táto molekula obsahuje dva atómy vodíka (Ar \u003d 1 amu) a jeden atóm síry (Ar \u003d 32 amu). Chemický vzorec sa môže použiť na výpočet molekulovej hmotnosti kyseliny sírovodíkovej:

Mr (H2S) \u003d 2 × Ar (H) + Ar (S);

Mr (H 2 S) \u003d 2 × 1 + 32 \u003d 2 +32 \u003d 34.

Grafický (štruktúrny) vzorec kyseliny sírovodíkovej

Štrukturálny (grafický) vzorec kyseliny sírovodíkovej je vizuálnejší. Ukazuje, ako sú atómy vo vnútri molekuly navzájom spojené (obr. 1).

Obrázok: 1. Štruktúra molekuly sírovodíka s uvedením uhla väzby a dĺžky chemických väzieb.

Iónový vzorec

Kyselina sírovodíková je elektrolyt, t.j. vo vodnom roztoku je schopný disociovať na ióny podľa nasledujúcej rovnice:

H 2 S ↔ 2H + + S 2-.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Úloha	Stanovte molekulárny vzorec zlúčeniny obsahujúcej 49,4% draslíka, 20,2% síry a 30,4% kyslíka, ak je relatívna molekulová hmotnosť tejto zlúčeniny 3,95-násobok relatívnej atómovej hmotnosti vápnika.
Rozhodnutie	Vymenujme počet mólov prvkov, ktoré tvoria zlúčeninu, pomocou „x“ (draslík), „y“ (síra) a „z“ (kyslík). Potom bude molárny pomer vyzerať takto (hodnoty relatívnych atómových hmotností prevzaté z Periodická tabuľka DI. Mendelejev, zaokrúhlené na celé čísla): x: y: z \u003d ω (K) / Ar (K): ω (S) / Ar (S): ω (O) / Ar (O); x: y: z \u003d 49,4 / 39: 20,2 / 32: 30,4 / 16; x: y: z \u003d 1,3: 0,63: 1,9 \u003d 2: 1: 3. To znamená, že najjednoduchší vzorec zlúčeniny draslíka, síry a kyslíka bude mať formu K2S03 a molárnu hmotnosť 158 g / mol. Nájdeme skutočnú molárnu hmotnosť tejto zlúčeniny: M látka \u003d Ar (Ca) × 3,95 \u003d 40 × 3,95 \u003d 158 g / mol. Nájsť pravý vzorec organická zlúčenina nájdite pomer výsledných molárnych hmotností: M látka / M (K2S03) \u003d 158/158 \u003d 1. Takže vzorec zlúčeniny draslíka, síry a kyslíka má formu K2S03.
Odpoveď	K 2 SO 3

PRÍKLAD 2

Úloha	Látka obsahuje 32,5% sodíka, 22,5% síry a 45% kyslíka. Výkon chemický vzorec látok.
Rozhodnutie	Hmotnostný zlomok prvku X v molekule zloženia HX sa vypočíta podľa tohto vzorca: ω (X) \u003d n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Vymenujme počet mólov prvkov, ktoré tvoria zlúčeninu, pomocou „x“ (sodík), „y“ (síra) a „z“ (kyslík). Potom bude molárny pomer vyzerať nasledovne (hodnoty relatívnych atómových hmotností prevzaté z Periodickej tabuľky D.I. Mendeleeva, zaokrúhlené na celé čísla): x: y: z \u003d ω (Na) / Ar (Na): ω (S) / Ar (S): ω (O) / Ar (O); x: y: z \u003d 32,5 / 23: 22,5 / 32: 45/16; x: y: z \u003d 1,4: 0,7: 2,8 \u003d 2: 1: 4. To znamená, že vzorec zlúčeniny sodíka, síry a kyslíka bude mať formu Na2S04. Toto je síran sodný.
Odpoveď	Na2S04

Fyzikálne vlastnosti

Plyn, bezfarebný, s vôňou skazených vajec, jedovatý, rozpustný vo vode (v 1VH20 rozpúšťa 3 VH2S pri NU); t ° pl. \u003d -86 ° C; balík balíkov \u003d -60 ° C

Účinok sírovodíka na telo:

Sírovodík nielen páchne, ale aj je mimoriadne jedovatý. Pri vdýchnutí tohto plynu vo veľkom množstve sa rýchlo prejaví ochrnutie dýchacích nervov a človek potom prestane zapáchať - to je smrteľné nebezpečenstvo sírovodíka.

Existuje veľa prípadov otravy škodlivými plynmi, keď sa pracovníci zranili pri opravách potrubí. Tento plyn je ťažší, takže sa hromadí v jamách, studniach, odkiaľ nie je tak ľahké rýchlo sa dostať von.

Príjem

1) H2 + S → H2S (pri t)

2) FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S

Chemické vlastnosti

1) Riešenie H 2 S vo vode - slabá kyselina dibázová.

Disociácia prebieha v dvoch fázach:

H 2 S → H + + HS - (prvý stupeň, vzniká hydrosulfidový ión)

HS - → 2 H + + S 2- (druhá etapa)

Kyselina sírovodíková vytvára dve série solí - strednú (sulfidy) a kyslú (hydrosulfidy):

Na 2 S - sulfid sodný;

CaS - sulfid vápenatý;

NaHS - hydrogénsulfid sodný;

Ca( Hs) 2 - hydrosulfid vápenatý.

2) Interakcie s bázami:

H2S + 2 NaOH (prebytok) → Na2S + 2 H20

H2S (prebytok) + NaOH → NaHS + H20

3) H 2 S vykazuje veľmi silné regeneračné vlastnosti:

H2S -2 + Br2 → S 0 + 2HBr

H2S -2 + 2FeCl3 → 2FeCl2 + S0 + 2HCl

H2S -2 + 4Cl2 + 4H20 → H2S +604 + 8HCI

3H2S -2 + 8HNO3 (konc.) → 3H2S +6O4 + 8NO + 4H20

H 2 S -2 + H 2 S + 6 O 4 (konc.) → S 0 + S +4 O 2 + 2 H 2 O

(pri zahrievaní reakcia prebieha inak:

H 2 S -2 + 3 H 2 S + 6 O 4 (konc.) → 4S +4 O 2 + 4H 2 O

4) Sírovodík sa oxiduje:

s nedostatkom O 2

2 H 2 S -2 + O 2 → 2 S 0 + 2 H 2 O

s nadbytkom O 2

2H 2S -2 + 3O 2 → 2S +4 O 2 + 2H 2 O

5) Striebro pri kontakte so sírovodíkom sčernie:

4 Ag + 2 H 2 S + O 2 → 2 Ag 2 S ↓ + 2 H 2 O

Zatemnené predmety je možné vrátiť do lesku. Za týmto účelom sa v smaltovanej miske varia s roztokom sódy a alobal... Hliník redukuje striebro na kov a roztok sódy zadržiava ióny síry.

6) Kvalitatívna reakcia pre sírovodík a rozpustné sulfidy - tvorba tmavohnedej (takmer čiernej) zrazeniny PbS:

H 2 S + Pb (NO 3) 2 → PbS ↓ + 2 HNO 3

Na2S + Pb (NO3) 2 → PbS ↓ + 2NaNO3

Pb 2+ + S 2- → PbS ↓

Znečistenie atmosféry spôsobuje sčernanie povrchu obrazov maľovaných olejovými farbami, ktoré obsahujú biele olovo. Jedným z hlavných dôvodov tmavnutia umeleckých obrazov od starých majstrov bolo použitie olovnatej bielej, ktorá počas niekoľkých storočí interagovala so stopami sírovodíka vo vzduchu (tvoril sa v malom množstve počas rozpadu bielkovín; v atmosfére priemyselné regióny atď.) PbS. Olovnatá biela je pigment, ktorý je uhličitanom olovnatým ( II). Reaguje so sírovodíkom v znečistenej atmosfére za vzniku sulfidu olovnatého ( II), čierne pripojenie:

PbCO 3 + H 2 S = PbS↓ + CO 2 + H 2 O

Pri spracovaní sulfidu olovnatého ( II) s peroxidom vodíka, dôjde k reakcii:

PbS + 4 H 2 O 2 = PbSO 4 + 4 H 2 O,

v tomto prípade síran olovnatý ( II), zlúčenina je biela.

Takto sú reštaurované začiernené olejomaľby.

7) Reštaurovanie:

PbS + 4 H202 → PbSO4 (biely) + 4 H20

Sulfidy

Výroba sulfidov

1) Mnoho sulfidov sa získava zahriatím kovu sírou:

Hg + S → HgS

2) Rozpustné sulfidy sa získavajú pôsobením sírovodíka na zásady:

H 2 S + 2 KOH → K 2 S + 2 H 2 O

3) Nerozpustné sulfidy sa získavajú výmennými reakciami:

CdCl2 + Na2S → 2NaCl + CdS ↓

Pb (NO 3) 2 + Na2S → 2NaNO 3 + PbS ↓

ZnSO 4 + Na 2 S → Na 2 SO 4 + ZnS ↓

MnSO4 + Na2S → Na2S04 + MnS ↓

2SbCl3 + 3Na2S → 6NaCl + Sb2S3 ↓

SnCl2 + Na2S → 2NaCl + SnS ↓

Chemické vlastnosti sulfidov

1) Rozpustné sulfidy sú vysoko hydrolyzované, v dôsledku čoho majú ich vodné roztoky alkalickú reakciu:

K2S + H20 → KHS + KOH

S 2- + H20 → HS - + OH -

2) Sulfidy kovov stojacich v sérii napätí naľavo od železa (vrátane) sú rozpustné v silných kyselinách:

ZnS + H2S04 → ZnSO4 + H2S

3) Nerozpustné sulfidy sa môžu konvertovať na rozpustný stav pôsobením koncentrovaných látok HNO 3 :

FeS 2 + 8 HNO 3 → Fe (NO 3) 3 + 2 H 2 SO 4 + 5NO + 2 H 2 O

ÚLOHY NA UKOTVENIE

Úloha číslo 1
Napíšte reakčné rovnice, pomocou ktorých môžete vykonať nasledujúce transformácie:
Cu→ CuS→ H 2 S→ SO 2

Úloha číslo 2
Zostavte rovnice redoxných reakcií úplného a neúplného spaľovania sírovodíka. Umiestnite koeficienty pomocou metódy elektronického vyváženia, uveďte oxidačné činidlo a redukčné činidlo pre každú reakciu, ako aj oxidačné a redukčné procesy.

Úloha číslo 3
Napíš rovnicu chemická reakcia sírovodík s roztokom dusičnanu olovnatého v molekulárnej, plnej a krátkej iónovej forme. Všimnite si príznaky tejto reakcie, je reakcia reverzibilná?

Úloha číslo 4

Sírovodík bol vedený cez 18% roztok síranu meďnatého s hmotnosťou 200 g. Vypočítajte hmotnosť zrazeniny vytvorenej v dôsledku tejto reakcie.

Úloha číslo 5
Stanovte objem sírovodíka (n.u.), ktorý vznikol interakciou kyseliny chlorovodíkovej s 25% roztokom sulfidu železitého s hmotnosťou 2 kg?

Vodný roztok H2S (vzorec kyseliny sírovodíkovej) sa inak nazýva sírovodíková voda alebo kyselina sírovodíková. Je to jedna z najslabších minerálnych kyselín (indikátory v nej nemenia svoju farbu), disociuje v 2 fázach:

H 2 S - H + + HS - K 1 dis. ≈ 6 ∙ 10 -8

HS - - H + + S 2- K 2 dis. ≈ 1 ∙ 10 -14

Roztoky kyseliny sírovodíkovej sú zriedené, ich maximálna molárna koncentrácia je 20 ° C atmosferický tlak nepresahuje 0,12 mol / l a stupeň disociácie v prvom stupni je ~ 0,011%.

Kyselina sírovodíková môže reagovať s kovmi v rozmedzí napätia až do H2, pričom má oxidačné vlastnosti v dôsledku iónov H +. Ale také reakcie za normálnych podmienok prebiehajú veľmi pomaly kvôli nízkej koncentrácii iónov H + v roztoku a hlavne na povrchu kovu, pretože väčšina solí kyseliny sírovodíkovej je nerozpustná v H20. Podobne reaguje H2S s oxidmi kovov, nerozpustnými hydroxidmi.

Nerozpustné médium soli kyseliny sírovodíkovej (sulfidy) sa získavajú interakciou síry s kovmi alebo výmennými reakciami medzi soľnými roztokmi:

Na2S + CuSO4 \u003d CuS ↓ + Na2S04

K2S + FeCl2 \u003d FeS ↓ + 2KCl

Rozpustný sulfidy tvorené alkalickými kovmi a kovmi alkalických zemín. Môžu sa získať interakciou kyslých roztokov s kovmi alebo zásadami. V takom prípade môžu v závislosti od molárneho pomeru medzi východiskovými látkami vzniknúť kyslé (hydrosulfidy) aj stredné soli.

H2S + NaOH \u003d NaHS + H20 (s nedostatkom zásady)

H2S + 2NaOH \u003d Na2S + 2H20 (v nadbytku zásady)

Vo vodných roztokoch sú stredne silné soli vysoko hydrolyzované:

Na2S + HOH - NaHS + NaOH

S 2- + HOH - HS - + OH -

preto sú ich roztoky zásadité.

Sulfidy kovy alkalických zemín vo vodnom roztoku podľa prvého stupňa sa hydrolyzujú takmer o 100% a existujú vo forme rozpustných solí s kyselinami:

2CaS + 2HOH \u003d Ca (HS) 2 + Ca (OH) 2

Sulfidy niektorých kovov (Al 2 S 3, Fe 2 S 3, Cr 2 S 3) v H20 sú úplne hydrolyzované:

Al2S3 + 6H20 \u003d 2Al (OH) 3 + 3H2S

Väčšina sulfidov ťažkých kovov je veľmi zle rozpustná v H20.

Niektoré sulfidy (CuS, HgS, Ag2S, PbS) sa nerozkladajú pomocou roztokov silných kyselín. Preto sa môže vytesniť kyselina sírovodíková silné kyseliny z vodné roztoky ich soli tvorené týmito kovmi:

CuS04 + H2S \u003d CuS ↓ + H2S04

HgCl2 + H2S \u003d HgS ↓ + 2HCl

Kyselina sírovodíková vo vzduchu sa pomaly oxiduje kyslíkom za uvoľňovania síry:

2H 2 S + О 2 \u003d 2S ↓ + 2H 2 O

Preto sa v priebehu času riešenia H 2 S počas ukladania zakalia.

Vďaka tejto reakcii sa sírovodík nehromadí vo vyšších vrstvách čiernomorskej vody, ktoré obsahujú veľa rozpusteného kyslíka.

Kyselina sírovodíková, podobne ako sírovodík, je silné redukčné činidlo a je oxidovaná rovnakými oxidačnými činidlami ako H2S, za vzniku podobných produktov.

Sulfidy ťažkých kovov majú rôzne jasné farby a používajú sa na získanie minerálnych farieb používaných pri maľovaní.

Dôležitou vlastnosťou sulfidov je ich oxidácia kyslíkom pri spaľovaní. Táto reakcia sa používa v metalurgii na získanie farebných kovov zo sulfidových rúd:

2CuS + 3O 2 - 2CuO + 2SO 2

Keď sa pražia sulfidy aktívnych kovov, výsledný S02 a oxid kovu môžu navzájom reagovať a vytvárať soli s kyselinou sírovou.