Слайд 2
Сульфаны H2Sx (x = 1 8)
Сероводород –
бесцветный, очень ядовитый газ с неприятным запахом (тухлых яиц),
т.пл. –85,54 С, т.кип. –60,35 С.
Молекула H2S диамагнитна, полярна (дипольный момент 0,93 Д).
Автопротолиз в жидком сероводороде
H2S + H2S HS– + H3S+; KS 10–33
Слайд 3
Водный раствор H2S (0,1 моль/л)
H2S + H2O
HS– + H3O+; KK1 = 1,05 · 107
HS– + H2O S2– + H3O+; KK2 = 1,23 · 1013
[H3O+] = [HS–] = KK1·c0
[S2–] 1,23 · 1013 моль/л
при добавлении HCl (1 моль/л) концентрация [S2–] в сероводородной воде снижается до 1 · 1021 моль/л
Слайд 4
Сульфиды
Растворимые в воде (катионы щелочных, щёлочноземельных элементов, аммония):
Na2S
= 2Na+ + S2–; S2– + H2O HS–
+ OH–
Бинарные (ковалентные):
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
SiS2 + 4H2O = H4SiO4 + 2H2S
3. Малорастворимые (см. далее)
Слайд 6
Расчет концентрации сульфид-иона в растворе H2S (0,1 моль/л)
1.
H2S + H2O HS– + H3O+
KK1 = 1,05 · 107
2. HS– + H2O S2– + H3O+ KK2 = 1,23 · 1013
K K2=
[S2–] [H3O+]
[HS–]
[...]: С0x x x
[...]: xy y y + x
=
y (y + x)
(xy)
= y
y = [S2–] K K2 =1,23 · 1013 моль/л
x >> y
Слайд 7
Найдем [S2–] в р-ре: H2S (0,1 моль/л) +
HCl (1 моль/л)
1. H2S + H2O HS– +
H3O+ KK1 = 1,05 · 107
2. HS– + H2O S2– + H3O+ KK2 = 1,23 · 1013
K K2=
[S2–][H3O+]
[HS–]
[...]: С0x x x + C1
[...]: xy y y + x + C1
=
3. HCl + H2O = Cl– + H3O+
C1 C1 C1
x >> y; C1 >> x; C0 >> x
y (y + x + C1)
(xy)
K K1=
[HS–][H3O+]
[H2S]
=
x (x + C1)
(C0 x)
Слайд 8
Условия осаждения: С(М2+) С(S2) ПР (MS)
y = [S2–] 1,29 · 1021 моль/л
В кислотной среде не осаждаются MnS (ПР 10–13), FeS (ПР 10–17)
В кислотной среде осаждаются CdS (ПР 10–28), CuS (ПР 10–36), SnS (ПР 10–28), PbS (ПР 10–28) и др.
Слайд 9
Восстановительные свойства
H2S –2e = S + 2H+ ;
= +0,14 В (рН 7)
HS + OH
–2e = S + H2O; = –0,48 В
S2 2e = S; = –0,44В (рН 7)
H2S + I2 = 2HI + S
H2S + 4Cl2 + 4H2O = 8HCl + H2SO4
2H2S (изб.) + O2 = 2H2O + 2S
2H2S + 3 O2 (изб.) = 2H2O + 2SO2
Слайд 10
Получение
В промышленности: H2 + S H2S
В лаборатории:
FeS + 2HCl= FeCl2 + H2S
Полисульфиды:
Na2S + (x–1)S
= Na2Sx
Na2Sx + 2HCl = H2Sx + 2NaCl (при охлаждении)
Na2Sn + 2HCl = 2NaCl + H2S + (n–1)S (при комн. т-ре)
Окислительные св-ва полисульфидов
Na2S2–I + Sn+IIS(т) = Na2[Sn+IVS3–II]
Слайд 11
Кислородные соединения. SO2
SO2 – бесцветный газ с резким
запахом, термически устойчив, т. пл. = –75,5 С, т.
кип. = –10,1 С.
Получение: обжиг пирита
4FeS2 + 11 O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
В лаборатории:
M2SO3 + 2H2SO4 (конц.) =
= 2MHSO4 + SO2 + H2O
sp 2 –гибридизация
= 1,63 Д
Слайд 12
В водном растворе:
SO2 + nH2O SO2
· nH2O (n = 1 7)
SO2 . nH2O
+ H2O HSO3 + H3O+ + (n–1)H2O;
KK = 1,66·102
HSO3 + H2O SO32 + H3O+ ; KK = 6,31·108
2NaOH (избыток) + SO2 = Na2SO3 + H2O
2NaOH + 2SO2 (избыток) = 2NaHSO3
Слайд 13
Окислительно-восстановительные свойства
SO2 + 2H2S = 3S +
2H2O
SO2 + 2H2O + 4e– = S + 4OH–;
= –0,7 В
SO2 + 2H2O + I2 = H2SO4 + 2HI
SO2 + 2H2O – 2e– = SO42– + 4H+; = +0,17 В
Слайд 14
Строение анионов SO32– и HSO3–
Cульфит-ион
Гидросульфит-ион: таутомерия
2
Слайд 15
Триоксид серы (SO3)x
полиморфные модификации , и
(т. пл. 16,8 С, 32,0 С и 62,2
С)
возгоняется при нагревании
Получение:
2SO2 + O2 2 SO3
(600 °C, катализатор V2O5)
Слайд 16
Молекула SO3 – неполярная и диамагнитная
-модификация SO3
– тример S3O9
-модификация - зигзагоообразные цепочки, состоящие из
тетраэдрических фрагментов [SO4]
в -модификация цепочки тетраэдров [SO4] объединяются в сетчатые слои.
sp2-гибридизация
Слайд 17
SO3 – кислотный оксид
SO3 + H2O =
H2SO4;
H° = –130 кДж/моль
в промышленности:
SO3 + H2SO4
= H2S2O7
(дисерная кислота, олеум)
Слайд 18
Серная кислота H2SO4
H2SO4 – бесцветная вязкая жидкость,
плотность 1,84 г/см3, т. пл. 10,4 С.
Причина аномалии
свойств – водородные связи:
H2SO4 ··· H2SO4 ··· H2SO4 ···
Автопротолиз:
H2SO4 + H2SO4 HSO4– + H3SO4+;
KS 10–4 10–5
Слайд 19
H2SO4 в водной среде
в разбавленном водном растворе
H2SO4 – сильная двухосновная кислота:
H2SO4 + 2H2O = SO42
+ 2H3O+
в водных растворах солей-гидросульфатов рН 7 (протолиз иона HSO4):
NaHSO4 = Na+ + HSO4,
HSO4 + H2O = SO42 + H3O+
Слайд 20
Строение (sp3-гибридизация )
Cульфат-ион
Серная кислота
Гидросульфат-ион
Слайд 21
Шёниты M2IMII(SO4)2·6H2O (MI – Na, K…
, MII – Mg, Zn, Co…)
Купоросы MSO4·5(7)H2O (M
– Cu, Fe, Ni, Mg …)
Квасцы MIMIII(SO4)2·12H2O (MI – Na, K, NH4…, MIII – Al, Ga, Cr…)
Слайд 22
O- и S-аналоги
Получение: Na2SO3 + S = Na2SO3S
(+t, водн.р-р)
Слайд 23
+HCl (вода)
+HCl (эфир)
Тиосульфат-ион: степени окисления серы
SO3S2–
SO2, S, H2O:
+IV,0
?
SO3, H2S:
+VI,–II ?
S
S
O
O
O
–II
–II
–II
–I
+V
Слайд 24
Химические свойства
Na2SO3S + 2HCl = 2NaCl + H2O
+ SO2 + S
SO3S2 + H2O –4e– = 2SO2
+ 2H+
SO3S2 + 6H+ +4e– = 2S + 3H2O
Na2SO3S + 4Cl2 + 5H2O = Na2SO4 + H2SO4 +8HCl
SO3S2 + 5H2O –8e = 2SO42 + 10H+, = +0,275 В
Cl2 + 2e– = 2Cl–
Na2SO3S + I2 = 2NaI + Na2S4O6 (тетратионат)
2SO3S2 –2e = S4O62, = +0,015В
I2 + 2e– = 2I–
Слайд 25
Применение в аналитической химии: иодометрия
Cu + 4HNO3 =
= Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
2Cu(NO3)2 + 4KI =
= 2CuI + I2 + 4KNO3
KI + I2 = K[I(I)2]
K[I(I)2] + 2Na2SO3S =
=KI + 2NaI + Na2S4O6
Слайд 26
Политионаты – соли политионовых кислот H2SnO6 (n =
4 6)
Строение тетратионат-иона: цепочка из 4-х атомов
серы: