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硫及其化合物
一,硫及其重要化合物的主要性质及用途:
:
〔1〕物理性质:硫为淡黄色固体;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2〔用于洗去试管壁上的硫〕;硫有多种同素异形体:如单斜硫,斜方硫,弹性硫等。
〔2〕化学性质:硫原子最外层6个电子,较易得电子,表现较强的氧化性。
①及金属反响〔及变价金属反响,均是金属氧化成低价态〕
加热
2Na+S===Na2S〔猛烈反响并发生爆炸〕
加热
2Al+3SAl2S3〔制取Al2S3的唯一途径〕
加热
Fe+SFeS〔黑色〕
2Cu+SCu2S〔黑色〕
点燃
②及非金属反响
S+O2SO2
S+H2H2S〔说明硫化氢不稳定〕
加热
③及化合物的反响
加热
S+6HNO3〔浓〕H2SO4+6NO2↑+2H2O
加热
S+2H2SO4〔浓〕2SO2↑+2H2O
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O〔用热碱溶液清洗硫〕
〔3〕用途:大量用于制造硫酸,硫化自然橡胶,也用于制药和黑***。
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三药一柴:医药,***,农药,和火柴的原料。
:
①硫化氢的物理性质:
H2S是无色,有臭鸡蛋气味的有毒气体;能溶于水,密度比空气略大。
②硫化氢的化学性质
点燃
:当≥2/1时,2H2S+O22S+2H2O〔H2S过量〕
当≤2/3时,2H2S+3O22SO2+2H2O〔O2过量〕
当时,两种反响物全部反响完,而产物既有硫又有SO2
:常见氧化剂Cl2,Br2,I2,Fe3+,HNO3,浓H2SO4,KMnO4等,甚至SO2均可将H2S氧化。
:300℃以上易受热分解
③H2S的水溶液叫氢硫酸,是二元弱酸。
④硫化氢的制取:
Fe+H2SO4〔稀〕=FeSO4 +H2S↑
不用浓硫酸,浓盐酸制H2S的缘由浓H2SO4有强氧化性,能氧化H2S;浓盐酸有挥发性,使产生的H2S气体中混有HCl气体。不用CuS〔黑〕,Ag2S〔黑〕,PbS〔黑〕的缘由是它们不溶于稀强酸。
⑤不溶于水也不溶于稀酸的金属硫化物有CuS〔黑〕,Ag2S〔黑〕,PbS〔黑〕它们可溶于浓***。所以CuSO4,Pb〔NO3〕2可以及H2S反响生成沉淀:Pb(NO3)2+H2S===PbS↓+2HNO3。
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⑥检验:用潮湿的Pb〔CH3COO〕2试纸检验H2S:Pb〔CH3COO〕2+H2S===PbS↓+2CH3COOH;
除杂:用CuSO4溶液除去H2S:CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4
:
〔1〕二氧化硫:
①SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,简单液化,易溶于水。
②SO2是酸性氧化物,能跟水反响生成亚硫酸,亚硫酸是中强酸。
③SO2有强复原性常见氧化剂〔见上〕均可及SO2发生氧化一复原反响
如:SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl
④SO2也有确定的氧化性2H2S+SO2==3S↓+2H2O
⑤SO2具有漂白性,能跟有色有机化合物生成无色物质〔可逆,非氧化复原反响〕
⑥试验室制法:Na2SO3+H2SO4(浓)==Na2SO3+H2O+SO2↑
或Cu+2H2SO4(浓)===CuSO4+2H2O+SO2↑
〔2〕三氧化硫:是一种没有颜色易挥发的晶体;具有酸性氧化物的通性,遇水猛烈反响生成硫酸并放出大量的热。气态:具有强刺激性臭味有毒气体。
〔3〕比拟SO2及CO2,SO3
SO2
CO2
SO3
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主要物性
无色,有刺激性气体,易液化易溶于水(1:40)
无色,无气味气体能溶于水(1:1)
℃〕
及水反响
SO2+H2OH2SO3中强酸
CO2
CO2
CO2+H2OH2CO3弱酸
SO3+H2O==H2SO4(强酸)
及碱反响
SO2
SO2
Ca(OH)2CaSO3↓Ca(HSO3)2
清液白清液
Ca(OH)2CaCO3↓
Ca(HCO3)2
清液白↓清液
SO3+Ca(OH)2==CaSO4(微溶)
紫色石蕊
变红
变红
变红
品红
褪色
不褪色
不褪色
鉴定存在
能使品红褪色
又能使清石灰变浑浊
不能使品红褪色
但能使清石灰水变浑浊
氧化性
SO2+2H2S=2S↓+2H2O
CO2+2Mg=2MgO+C
CO2+C=2CO
复原性
有
无
及Na2O2作用
Na2O2+SO2==Na2SO4
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
2Na2O2+2SO3
==2NaSO4+O2↑
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〔4〕酸雨的形成和防治:
酸雨的形成是一个非常困难的大气化学和大气物理过程。酸雨中含有硫酸和***等酸性物质,其中又以硫酸为主。从污染源排放出来的SO2,NOx〔NO,NO2〕是酸雨形成的主要起始物,因为大气中的SO2在光照,烟尘中的金属氧化物等的作用下,经氧化,溶于水等方式形成H2SO4,而NO被空气中氧气氧化为NO2,NO2直接溶于水形成HNO3,造成了雨水pH值降低,便形成了酸雨。
硫酸型酸雨的形成过程为:气相反响:2SO2+O2=2SO3,SO3+H2O=H2SO4;液相反响:SO2+H2O=H2SO3,2H2SO3+O2=2H2SO4。总反响:
***型酸雨的形成过程为:2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO。
引起硫酸型酸雨的SO2人为排放主要是化石燃料的燃烧,工业尾气的排放,土法炼硫等。引起***型酸雨的NOx人为排放主要是机动车尾气排放。
酸雨危害:①直接引起人的呼吸系统疾病;②使土壤酸化,损坏森林;③腐蚀建筑构造,工业装备,电信电缆等。
酸雨防治及各种脱硫技术:要防治酸雨的污染,最根本的途径是减少人为的污染物排放。因此探讨煤炭中硫资源的综合开发及利用,实行排烟脱硫技术回收二氧化硫,找寻替代能源,城市煤气化,提高燃煤效率等都是防止和治理酸雨的有效途径。目前比拟成熟的方法是各种脱硫技术的应用。
在含硫矿物燃料中加生石灰,及时汲取燃烧过程中产生的SO2,这种方法称为“钙基固硫〞,其反响方程式为:SO2+CaO=CaSO3,
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2CaSO3+O2=2CaSO4;也可采纳烟气脱硫技术,用石灰浆液或石灰石在烟气汲取塔内循环,汲取烟气中的SO2,其反响方程式为:SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O,SO2+CaCO3=CaSO3+CO2,2CaSO3+O2=2CaSO4。在冶金工业的烟道废气中,常混有大量的SO2和CO,它们都是大气的污染物,在773K和催化剂(铝矾土)的作用下,使二者反响可收回大量的硫黄,其反响原理为:SO2+2CO==S+CO2
:
①稀H2SO4具有酸的一般通性,而浓H2SO4具有酸的通性外还具有三大特性:
浓H2SO4
氧化性
Br2(I2,S)+SO2+H2O
S,△
C,△
Al(或Fe)
冷
足量Cu,△
足量Zn,△
Fe2+
HBr(HI,H2S)
SO2+H2O
SO2+CO2+H2O
钝化→运装浓H2SO4
CuSO4+SO2+H2O
ZnSO4+SO2(后有H2)+H2O
Fe3++SO2+H2O
只表现强
氧化性
兼有
酸性
脱水性
吸水性
C2H5OH
去结晶水
胆矾
作枯燥剂
C+H2O
C2H4+H2O
糖等
无水CuSO4
中性气体
无强复原性气体
非碱性气体
可枯燥
1700
②SO42—的鉴定〔干扰离子可能有:CO32-,SO32-,SiO32-,Ag+,PO43-等〕:
待测液澄清液白色沉淀〔说明待测液中含有SO42-离子〕
③硫酸的用途:制过磷酸钙,硫酸铵,硫酸铜,硫酸亚铁,医药,炸药,用于铅蓄电池,作枯燥剂,制挥发性酸,作脱水剂和催化剂等。
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二,硫酸的工业制法──接触法:
:
三阶段
SO2制取和净化
SO2转化为SO3
SO3汲取和H2SO4的生成
三方程
4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g);
△H=-3412kJ/mol
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);
△H=-
SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l);△H=-
三设备
沸腾炉
接触室
汲取塔
有
关
原
理
矿石粉碎,以增大矿石及空气的接触面,加快反响速率
逆流原理(热交换器)目的:冷热气体流向相反,冷的SO2,O2,N2被预热,而热的SO3,SO2,O2,N2被冷却.
逆流原理(%的浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流向相反,充分接触,汲取更完全)
设备中排出的气体
炉气:(除尘).***硒化合物(洗涤).H2O
SO2,O2,N2,SO3
尾气:SO2及N2,O2
不能直接排入大气中
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气(枯燥)……
净化气:
说明
:易使催化剂“中毒〞
H2O气:腐蚀设备,影响生产
反响条件——
理论须要:低温,高压,催化剂;实际应用:400℃~500℃,常压,催化剂
%的浓硫酸汲取SO3,以免形成酸雾不利于气体三氧化硫被进一步汲取
:氨水(NH4)2SO3(NH4)2SO4+SO2↑
NH4HSO3
三,氧族元素:
:
原子半径O<S<Se<Te
单质氧化性O2>S>Se>Te
单质颜色无色淡黄色灰色银白色
单质状态气体固体固体固体
氢化物稳定性H2O>H2S>H2Se>H2Te
最高价含氧酸酸性H2SO4>H2SeSO4>H2TeO4
:
O2
O3
颜色
无色
气态—淡蓝色
气味
无
刺激性特别臭味
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水溶性
臭氧密度比氧气的大
密度
臭氧比氧气易溶于水
氧化性
强
〔不易氧化Ag,Hg等〕
极强〔O3+2KI+H2O==2KOH+I2+O2〕
〔易氧化Ag,Hg等不活泼金属〕
漂白性
无
有〔极强氧化性—作消毒剂和脱色剂〕
稳定性
高压放电
>
3O22O32O3===3O2常温:缓慢
加热:快速
相互关系
臭氧和氧气是氧的同素异形体
H2O
H2O2
电子式
化学键
极性键
极性键和非极性键
分子极性
有
有
稳定性
电解
稳定
MnO2
不稳定
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2H2O2H2↑+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
氧化性
较弱〔遇强复原剂反响〕
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
较强〔遇复原剂反响〕
SO2+H2O2===H2SO4
复原性
较弱
〔遇极强氧化剂反响〕
2F2+2H2O===4HF+O2
较强
〔遇较强氧化剂反响〕
2MnO4—+5H2O2+6H+==2Mn2++5O2↑+8H2O
作用
饮用,溶剂等
氧化剂,漂白剂,消毒剂,脱***剂等
【实例分析】
【例1】〔2021广东化学17〕常温下,往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,可发生如下两个反响:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+以下说法正确的选项是〔〕
+强,其复原性比Fe2+弱
,溶液的pH渐渐下降
,Fe2+和Fe3+的总量保持不变
+
【解析】结合A,B两个方程式依据氧化性,复原性强弱比拟规律:得H2O2的氧化性>Fe3+的氧化性,H2O2的复原性>Fe2+的复原性,A错;