Альмурзинова Завриш Бисембаевна , учитель биологии и химии МБОУ «Совхозная основная общеобразовательная школа Адамовского района Оренбургской области.
Предмет - химия, класс – 9.
УМК: «Неорганическая химия», авторы: Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман, Москва, «Просвещение», 2014 год.
Уровень обучения – базовый.
Тема : «Сероводород. Сульфиды. Сернистый газ. Сернистая кислота и её соли». Количество часов по теме – 1.
Урок № 4 в системе уроков по теме « Кислород и сера ».
Цель : На основании знаний о строении сероводорода, оксидов серы рассмотреть их свойства и получение, познакомить учащихся со способами распознавания сульфидов и сульфитов.
Задачи:
1. Образовательная – изучить особенности строения и свойства соединений серы (II ) и( IV ); ознакомиться с качественными реакциями на сульфид и сульфит - ионы.
2. Развивающая – развивать у учащихся умения проводить эксперимент, наблюдать за результатами, анализировать и делать выводы.
3. Воспитательная – развитию интереса к изучаемому привить навыкы отношения к природе.
Планируемые результаты : уметь описывать физические и химические свойства сероводорода, сероводородной кислоты и её солей; знать способы получения сернистого газа и сернистой кислоты, объяснить свойства соединений серы (II ) и(IV ) на основе представлений об окислительно-восстановительных процессах; иметь представления о влиянии сернистого газа на появление кислотных дождей.
Оборудование : На демонстрационном столе: сера, сульфид натрия, сульфид железа, раствор лакмуса, раствор серной кислоты, раствор нитрата свинца, хлор в цилиндре, закрытом пробкой, прибор для получения сероводорода и испытания его свойств, оксид серы(VI ), газометр с кислородом, стакан вместимостью 500 мл., ложечка для сжигания веществ.
Ход урока :
Организационный момент .
Проводим беседу по повторению свойств серы:
1) чем объясняется наличие нескольких аллотропных видоизменений серы?
2) что происходит с молекулами: А) при охлаждении парообразной серы. Б) при длительном хранении пластической серы, в) при выпадении кристаллов из раствора серы в органических растворителях, например в толуоле?
3) на чем основан флотационный способ очистки серы от примесей, например от речного песка?
Вызываем двух учащихся: 1) изобразите схемы молекул различных аллотропных видоизменений серы и расскажите об их физических свойствах. 2) составьте уравнения реакций, характеризующих свойства кислорода, и рассмотрите их с точки зрения окисления -восстановления.
Остальные учащиеся решают задачу, какова масса сульфида цинка, образующегося при реакции соединения цинка с серой, взятой количеством вещества 2,5 моль?
Совместно с учащимися формулируем задачу урока : познакомиться со свойствами соединений серы со степенью окисления -2 и +4.
Новая тема : Учащиеся называют известные им соединения, в которых сера проявляет эти степени окисления. На доске и в тетрадях пишут химические, электронные и структурные формулы сероводорода, оксида серы (IV ), сернистой кислоты.
Как можно получить сероводород? Учащиеся записывают уравнение реакции соединения серы с водородом и объясняют её с точки зрения окисления-восстановления. Затем рассматривают другой способ получения сероводорода: реакцию обмена кислот с сульфидами металлов. Сравниваем этот способ со способами получения галогеноводородов. Отмечаем, что степень окисления серы в реакциях обмена не меняется.
Какими свойствами обладает сероводород? В беседе выясняем физические свойства, отмечаем физиологическое действие. Химические свойства выясняем на опыте горения сероводорода в воздухе при различных условиях. Что может образоваться в качестве продуктов реакции? Рассматриваем реакции с точки зрения окисления-восстановления:
2 Н 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2
2H 2 S + O 2 =2H 2 O + 2S
Обращаем внимание учащихся на то, что при полном сгорании происходит более полное окисление (S -2 - 6 e - = S +4 ), чем во втором случае (S -2 - 2 e - = S 0 ).
Обсуждаем, как пройдет процесс, если в качестве окислителя будет взят хлор. Демонстрируем опыт смешивания газов в двух цилиндрах, верхний из которых заранее наполнен хлором, нижний - сероводородом. Хлор обесцвечивается, образуется хлороводород. Сера оседает на стенках цилиндра. После этого рассматриваем сущность реакции разложения сероводорода и подводим учащихся к выводу о кислотном характере сероводорода, подтверждая опытом с лакмусом. Затем проводим качественную реакцию на сульфид ион и составляем уравнение реакции:
Na 2 S +Pb(NO 3 ) 2 =2NaNO 3 +PbS ↓
Совместно с учащимися формулируем вывод: сероводород является только восстановителем в окислительно- восстановительных реакциях, имеет кислотный характер, раствор его в воде кислота.
S 0 →S -2 ; S -2 →S 0 ; S 0 →S +4 ; S -2 →S +4 ; S 0 →H 2 S -2 → S +4 О 2.
Подводим учащихся к выводу о существовании генетической связи между соединениями серы и начинаем разговор о соединениях S +4 . Демонстрируем опыты: 1) получение оксида серы(IV ), 2) обесцвечивание раствора фуксина, 3) растворение оксида серы(IV ) в воде, 4)обнаружение кислоты. Составляем уравнения реакций выполненных опытов и разбираем сущность реакций:
2S О 2 + О 2 =2 S О 3 ; S О 2 +2H 2 S=3S+2H 2 О .
Сернистая кислота – неустойчивое соединение, легко распадается на оксид серы(IV ) и воду, поэтому существует только в водных растворах. Эта кислота средней силы. Она образует два ряда солей: средние - сульфиты(S О 3 -2 ), кислые – гидросульфиты(HS О 3 -1 ).
Демонстрируем опыт: качественное определение сульфитов, взаимодействие сульфитов с сильной кислотой, при этом выделяется газ S О 2 резким запахом:
К 2 S О 3 + Н 2 S О 4 → К 2 S О 4 + Н 2 О + S О 2
Закрепление. Работа по двум вариантам составить схемы применения 1 вариант сероводорода, второй вариант оксида серы(IV )
Рефлексия . Подводим итоги работы:
О каких соединениях мы сегодня говорили?
Какие свойства проявляют соединения серы(II ) и ( IV ).
Назовите области применения этих соединений
VII . Домашнее задание: §11,12, упр.3-5 (с.34)
Оксид серы (сернистый газ, серы диоксид, ангидрид сернистый) - это бесцветный газ, имеющий в в нормальных условиях резкий характерный запах (похож на запах загорающейся спички). Сжижается под давлением при комнатной температуре. Сернистый газ растворим в воде, при этом образуется нестойкая серная кислота. Также это вещество растворяется в серной кислоте и этаноле. Это один из основных компонентов, входящих в состав вулканических газов.
1. Диоксид серы растворяется в воде, при этом образуется сернистая кислота. В обычных условиях данная реакция обратима.
SO2 (диоксид серы) + H2O (вода) = H2SO3 (сернистая кислота).
2. С щелочами диоксид серы образует сульфиты. Например: 2NaOH (гидроксид натрия) + SO2 (сернистый газ)= Na2SO3 (сульфит натрия) + H2O (вода).
3. Химическая активность сернистого газа достаточно велика. Наиболее выражены восстановительные свойства сернистого ангидрида. В таких реакциях степень окисления серы повышается. Например: 1) SO2 (диоксид серы) + Br2 (бром) + 2H2O (вода) = H2SO4 (серная кислота) + 2HBr (бромоводород); 2) 2SO2 (диоксид серы) + O2 (кислород) = 2SO3 (сульфит); 3) 5SO2 (диоксид серы) + 2KMnO4 (перманганат калия) + 2H2O (вода) = 2H2SO4 (серная кислота) + 2MnSO4 (сульфат марганца) + K2SO4 (сульфат калия).
Последняя реакция - это пример качественной реакции на SO2 и SO3. Происходит обесцвечивание раствора фиолетового цвета).
4. В условиях присутствия сильных восстановителей сернистый ангидрид может проявлять свойства окислительные. Например, для того чтобы в металлургической промышленности извлечь серу из отходящих газов, используют восстановление диоксида серы оксидом углерода (CO): SO2 (диоксид серы) + 2CO (оксид углерода) = 2CO2 + S (сера).
Также окислительные свойства этого вещества используют в целях получения фосфорноваристой ксилоты: PH3 (фосфин) + SO2 (сернистый газ) = H3PO2 (фосфорноваристая кислота) + S (сера).
Где применяют сернистый газ
В основном диоксид серы используют для получения кислоты серной. Также его применяют как в производстве слабоалкогольных напитков (вино и другие напитки средней ценовой категории). Благодаря свойству этого газа убивать различные микроорганизмы, им окуривают складские помещения и овощехранилища. Помимо этого, оксид серы используют для отбеливания шерсти, шелка, соломы (тех материалов, которые нельзя отбелить хлором). В лабораториях сернистый газ применяют в качестве растворителя и в целях получения различных солей кислоты сернистой.
Физиологическое воздействие
Сернистый газ обладает сильными токсическими свойствами. Симптомы отравления - это кашель, насморк, охриплость голоса, своеобразный привкус во рту, сильное першение в горле. При вдыхании диоксида серы в высоких концентрациях возникает затруднение глотания и удушье, расстройство речи, тошнота и рвота, возможно развитие острого отека легких.
ПДК сернистого газа:
- в помещении - 10 мг/м³;
- среднесуточная максимально-разовая в атмосферном воздухе - 0,05 мг/м³.
Чувствительность к диоксиду серы у отдельных людей, растений и животных различна. Например, среди деревьев наиболее устойчивы дуб и береза, а наименее - ель и сосна.
Сернистый газ имеет молекулярное строение, аналогичное озону. Атом серы, находящийся в центре молекулы, связан с двумя атомами кислорода. Этот газообразный продукт окисления серы не имеет цвета, издает резкий запах, при изменении условий легко конденсируется в прозрачную жидкость. Вещество хорошо растворимо в воде, обладает антисептическими свойствами. В больших количествах получают SO 2 в химической промышленности, а именно в цикле сернокислотного производства. Газ широко используется для обработки сельскохозяйственных и пищевых продуктов, отбеливания тканей в текстильной промышленности.
Систематические и тривиальные названия вещества
Необходимо разобраться в многообразии терминов, относящихся к одному и тому же соединению. Официальное название соединения, химический состав которого отражает формула SO 2 , — диоксид серы. ИЮПАК рекомендует использовать этот термин и его английский аналог — Sulfur dioxide. Учебники для школ и ВУЗов чаще упоминают еще такое название — оксид серы (IV). Римской цифрой в скобках обозначена валентность атома S. Кислород в этом оксиде двухвалентен, а окислительное число серы +4. В технической литературе используются такие устаревшие термины, как сернистый газ, ангидрид сернистой кислоты (продукт ее дегидратации).
Состав и особенности молекулярного строения SO 2
Молекула SO 2 образована одним атомом серы и двумя атомами кислорода. Между ковалентными связями имеется угол, составляющий 120°. В атоме серы происходит sp2-гибридизация — выравниваются по форме и энергии облака одного s и двух p-электронов. Именно они участвуют в образовании ковалентной связи между серой и кислородом. В паре О—S расстояние между атомами составляет 0,143 нм. Кислород более электроотрицательный элемент, чем сера, значит, связывающие пары электронов смещаются от центра к внешним углам. Вся молекула тоже поляризована, отрицательный полюс — атомы О, положительный — атом S.
Некоторые физические параметры диоксида серы
Оксид четырехвалентной серы при обычных показателях окружающей среды сохраняет газообразное агрегатное состояние. Формула сернистого газа позволяет определить его относительную молекулярную и молярную массы: Mr(SO 2) = 64,066, М = 64,066 г/моль (можно округлять до 64 г/моль). Этот газ почти в 2,3 раза тяжелее воздуха (М(возд.) = 29 г/моль). Диоксид обладает резким специфическим запахом горящей серы, который трудно перепутать с каким-либо другим. Он неприятный, раздражает слизистые покровы глаз, вызывает кашель. Но оксид серы (IV) не такой ядовитый, как сероводород.
Под давлением при комнатной температуре газообразный сернистый ангидрид сжижается. При низких температурах вещество находится в твердом состоянии, плавится при -72…-75,5 °C. При дальнейшем повышении температуры появляется жидкость, а при -10,1 °C вновь образуется газ. Молекулы SO 2 являются термически устойчивыми, разложение на атомарную серу и молекулярный кислород происходит при очень высоких температурах (около 2800 ºС).
Растворимость и взаимодействие с водой
Диоксид серы при растворении в воде частично взаимодействует с ней с образованием очень слабой сернистой кислоты. В момент получения она тут же разлагается на ангидрид и воду: SO 2 + Н 2 О ↔ Н 2 SO 3 . На самом деле в растворе присутствует не сернистая кислота, а гидратированные молекулы SO 2 . Газообразный диоксид лучше взаимодействует с прохладной водой, его растворимость понижается с повышением температуры. При обычных условиях может раствориться в 1 объеме воды до 40 объемов газа.
Сернистый газ в природе
Значительные объемы диоксида серы выделяются с вулканическими газами и лавой во время извержений. Многие виды антропогенной деятельности тоже приводят к повышению концентрации SO 2 в атмосфере.
Сернистый ангидрид поставляют в воздух металлургические комбинаты, где не улавливаются отходящие газы при обжиге руды. Многие виды топливных ископаемых содержат серу, в результате значительные объемы диоксида серы выделяется в атмосферный воздух при сжигании угля, нефти, газа, полученного из них горючего. Сернистый ангидрид становится токсичным для человека при концентрации в воздухе свыше 0,03 %. У человека начинается одышка, могут наступить явления, напоминающие бронхит и воспаление легких. Очень высокая концентрация в атмосфере диоксида серы может привести к сильному отравлению или летальному исходу.
Сернистый газ — получение в лаборатории и в промышленности
Лабораторные способы:
- При сжигании серы в колбе с кислородом или воздухом получается диоксид по формуле: S + O 2 = SO 2 .
- Можно подействовать на соли сернистой кислоты более сильными неорганическими кислотами, лучше взять соляную, но можно разбавленную серную:
- Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 SO 3 ;
- Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 (разб.) = Na 2 SO 4 + H 2 SO 3 ;
- H 2 SO 3 = Н 2 О + SO 2 .
3. При взаимодействии меди с концентрированной серной кислотой выделяется не водород, а диоксид серы:
2H 2 SO 4 (конц.) + Cu = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2 .
Современные способы промышленного производства сернистого ангидрида:
- Окисления природной серы при ее сжигании в специальных топках: S + О 2 = SO 2 .
- Обжиг железного колчедана (пирита).
Основные химические свойства диоксида серы
Сернистый газ является активным соединением в химическом плане. В окислительно-восстановительных процессах это вещество чаще выступает в качестве восстановителя. Например, при взаимодействии молекулярного брома с диоксидом серы продуктами реакции являются серная кислота и бромоводород. Окислительные свойства SO 2 проявляются, если пропускать этот газ через сероводородную воду. В результате выделяется сера, происходит самоокисление-самовосстановление: SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O.
Диоксид серы проявляет кислотные свойства. Ему соответствует одна из самых слабых и неустойчивых кислот — сернистая. Это соединение в чистом виде не существует, обнаружить кислотные свойства раствора диоксида серы можно с помощью индикаторов (лакмус розовеет). Сернистая кислота дает средние соли - сульфиты и кислые — гидросульфиты. Среди них встречаются стабильные соединения.
Процесс окисления серы в диоксиде до шестивалентного состояния в ангидриде серной кислоты — каталитический. Получившееся вещество энергично растворяется в воде, реагирует с молекулами Н 2 О. Реакция является экзотермической, образуется серная кислота, вернее, ее гидратированная форма.
Практическое использование сернистого газа
Основной способ промышленного производства серной кислоты, для которого нужен диоксид элемента, насчитывает четыре стадии:
- Получение сернистого ангидрида при сжигании серы в особых печах.
- Очищение полученного диоксида серы от всевозможных примесей.
- Дальнейшее окисление до шестивалентной серы в присутствии катализатора.
- Абсорбция триоксида серы водой.
Ранее почти всю двуокись серы, необходимую для производства серной кислоты в промышленных масштабах, получали при обжиге пирита как побочный продукт сталеплавильного производства. Новые виды переработки металлургического сырья меньше используют сжигание руды. Поэтому основным исходным веществом для сернокислотного производства в последние годы стала природная сера. Значительные мировые запасы этого сырья, его доступность позволяют организовать широкомасштабную переработку.
Диоксид серы находит широкое применение не только в химической промышленности, но и в других отраслях экономики. Текстильные комбинаты используют это вещество и продукты его химического взаимодействия для отбеливания шелковых и шерстяных тканей. Это один из видов бесхлорного отбеливания, при котором волокна не разрушаются.
Диоксид серы обладает отличными дезинфицирующими свойствами, что находит применение в борьбе с грибками и бактериями. Сернистым ангидридом окуривают хранилища сельскохозяйственной продукции, винные бочки и подвалы. Используется SO 2 в пищевой промышленности как консервирующее и антибактериальное вещество. Добавляют его в сиропы, вымачивают в нем свежие плоды. Сульфитизация
сока сахарной свеклы обесцвечивает и обеззараживает сырье. Консервированные овощные пюре и соки тоже содержат диоксид серы в качестве антиокислительного и консервирующего агента.
О.С.ЗАЙЦЕВ
УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ
ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10
КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ
УЧЕБНИКЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ
Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47,
48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44 , 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24/2004
§ 8.1. Окислительно-восстановительные реакции
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
(продолжение)
2. Озон – окислитель.
Озон – важнейшее для природы и человека вещество.
Озон создает вокруг Земли на высоте от 10 до 50 км озоносферу с максимумом содержания озона на высоте 20–25 км. Находясь в верхних слоях атмосферы, озон не пропускает к поверхности Земли большую часть ультрафиолетовых лучей Солнца, губительно действующих на человека, животный и растительный мир. В последние годы обнаружены участки озоносферы с сильно пониженным содержанием озона, так называемые озоновые дыры. Неизвестно, образовывались ли озоновые дыры раньше. Также непонятны и причины их возникновения. Предполагают, что хлорсодержащие фреоны холодильников и парфюмерных баллончиков под действием ультрафиолетового излучения Солнца выделяют атомы хлора, которые реагируют с озоном и тем самым уменьшают его концентрацию в верхних слоях атмосферы. Опасность озоновых дыр в атмосфере крайне беспокоит ученых.
В нижних слоях атмосферы озон образуется в результате ряда последовательных реакций между кислородом воздуха и оксидами азота, выбрасываемыми плохо отрегулированными двигателями автомобилей и создающимися разрядами высоковольтных линий электропередач. Озон очень вреден для дыхания – он разрушает ткани бронхов и легких. Озон чрезвычайно ядовит (сильнее угарного газа). Предельно допустимая концентрация в воздухе – 10 –5 %.
Таким образом, озон в верхних и в нижних слоях атмосферы оказывает противоположное по своим результатам воздействие на человека и животный мир.
Озон наряду с хлором используют для обработки воды, чтобы разрушить органические примеси и уничтожить бактерии. Однако как хлорирование, так и озонирование воды имеет свои преимущества и недостатки. При хлорировании воды уничтожаются практически полностью бактерии, но образуются вредные для здоровья органические вещества канцерогенного характера (способствуют развитию раковых опухолей) – диоксины и подобные им соединения. При озонировании воды такие вещества не образуются, но озон убивает не все бактерии, и оставшиеся живыми бактерии через некоторое время обильно размножаются, поглощая остатки убитых бактерий, и вода становится даже более загрязненной бактериальной флорой. Поэтому озонирование питьевой воды лучше применять при ее быстром использовании. Очень эффективно озонирование воды в бассейнах, когда вода непрерывно циркулирует через озонатор. Озон применяют также и для очистки воздуха. Он относится к числу экологически чистых окислителей, не оставляющих вредных продуктов своего распада.
Озон окисляет почти все металлы, кроме золота и металлов платиновой группы.
Химические способы получения озона неэффективны или слишком опасны. Поэтому советуем вам получить озон в смеси с воздухом в озонаторе (действие слабого электрического разряда на кислород), имеющемся в школьной физической лаборатории.
Озон чаще всего получают действием на газообразный кислород тихого электрического разряда (без свечения и искр), который происходит между стенками внутреннего и внешнего сосудов озонатора. Простейший озонатор нетрудно изготовить из стеклянных трубок с пробками. Как это сделать, вы поймете из рис. 8.4. Внутренний электрод – металлический стержень (длинный гвоздь), наружный электрод – проволочная спираль. Воздух можно продувать воздушным насосом для аквариума или резиновой грушей от пульверизатора. На рис. 8.4 внутренний электрод находится в стеклянной трубке (как вы думаете, почему? ), но можно собрать озонатор и без нее. Резиновые пробки быстро разъедаются озоном.
 |
Высокое напряжение удобно получить от индукционной катушки системы зажигания автомобиля, непрерывно размыкая соединение с источником низкого напряжения (аккумулятор или выпрямитель тока на 12 В).
Выход озона – несколько процентов.
Качественно обнаружить озон можно при помощи
крахмального раствора йодида калия. Этим
раствором можно пропитать полоску
фильтровальной бумаги или раствор добавить в
озонированную воду, а воздух с озоном пропускать
через раствор в пробирке. Кислород в реакцию с
йодид-ионом не вступает.
Уравнение реакции:
2I – + О 3 + Н 2 О = I 2 + O 2 + 2ОН – .
Напишите уравнения реакций приема и отдачи
электронов.
Поднесите к озонатору полоску фильтровальной
бумаги, смоченную этим раствором. (Зачем
раствор йодида калия должен содержать крахмал?)
Определению озона этим способом мешает пероксид
водорода (почему?)
.
Рассчитайте ЭДС реакции, используя электродные
потенциалы:
3. Восстановительные свойства сероводорода и сульфид-иона.
Сероводород – бесцветный газ с запахом тухлых
яиц (в состав некоторых белков входит сера).
Для проведения опытов с сероводородом можно
пользоваться газообразным сероводородом,
пропуская его через раствор с изучаемым
веществом, или приливать к исследуемым растворам
заранее приготовленную сероводородную воду (это
удобнее). Многие реакции можно проводить с
раствором сульфида натрия (реакции на
сульфид-ион S 2–).
Работать с сероводородом только под тягой! Смеси
сероводорода с воздухом сгорают со взрывом.
Сероводород обычно получают в аппарате Киппа, действуя 25%-й серной (разбавленной 1:4) или 20%-й соляной (разбавленной 1:1) кислотой на сульфид железа в виде кусочков размером 1–2 см. Уравнение реакции:
FeS (кр.) + 2Н + = Fe 2+ + H 2 S (г.).
Небольшие количества сероводорода можно получить, поместив кристаллический сульфид натрия в колбу с пробкой, через которую пропущены капельная воронка с краном и отводная трубка. Медленно приливая из воронки 5–10%-ю соляную кислоту (почему не серную?) , колбу постоянно встряхивают покачиванием, чтобы избежать местного скопления непрореагировавшей кислоты. Если этого не делать, неожиданное смешение компонентов может привести к бурной реакции, выталкиванию пробки и разрушению колбы.
Равномерный ток сероводорода получается при нагревании с серой богатых водородом органических соединений, например парафина (1 часть парафина на 1 часть серы, 300 °С).
Для получения сероводородной воды через дистиллированную воду (или прокипяченную) пропускают сероводород. В одном объеме воды растворяется около трех объемов газообразного сероводорода. При стоянии на воздухе сероводородная вода постепенно мутнеет (почему?) .
Сероводород – сильный восстановитель: галогены восстанавливаются им до галогеноводородов, серная кислота – до диоксида серы и серы.
Сероводород ядовит. Предельно допустимая концентрация в воздухе 0,01 мг/л. Даже при незначительных концентрациях сероводород раздражает глаза и дыхательные пути, вызывает головную боль. Концентрации выше 0,5 мг/л опасны для жизни. При более высоких концентрациях поражается нервная система. При вдохе сероводорода возможна остановка сердца и дыхания. Иногда сероводород скапливается в пещерах и канализационных колодцах, и попавший туда человек мгновенно теряет сознание и погибает.
В то же время сероводородные ванны оказывают лечебное действие на организм человека.
3а. Реакция сероводорода с пероксидом водорода.
Изучите действие раствора пероксида водорода
на сероводородную воду или раствор сульфида
натрия.
По результатам опытов составьте уравнения
реакций. Рассчитайте ЭДС реакции и сделайте
вывод о возможности ее прохождения.
3б. Реакция сероводорода с серной кислотой.
В пробирку с 2–3 мл сероводородной воды (или
раствора сульфида натрия) прилейте по каплям
концентрированную серную кислоту (осторожно!)
до появления мути. Что это за вещество? Какие
другие продукты могут получиться в этой реакции?
Напишите уравнения реакций. Рассчитайте ЭДС
реакции, используя электродные потенциалы:
4. Диоксид серы и сульфит-ион.
Диоксид серы, сернистый газ – важнейший загрязнитель атмосферы, выделяемый автомобильными двигателями при использовании плохо очищенного бензина и топками, в которых сгорают серосодержащие угли, торф или мазут. Ежегодно в атмосферу из-за сжигания угля и нефти выбрасываются миллионы тонн диоксида серы.
В природе диоксид серы встречается в вулканических газах. Диоксид серы окисляется кислородом воздуха в триоксид серы, который, поглощая воду (пары), превращается в серную кислоту. Выпадающие кислотные дожди разрушают цементные части построек, памятники архитектуры, высеченные из камня скульптуры. Кислотные дожди замедляют рост растений и даже приводят к их гибели, убивают живые организмы водоемов. Такие дожди вымывают из пашен малорастворимые в воде фосфорные удобрения, которые, попадая в водоемы, приводят к бурному размножению водорослей и быстрому заболачиванию прудов, рек.
Диоксид серы – бесцветный газ с резким запахом. Получать диоксид серы и работать с ним следует под тягой.
Сернистый газ можно получить, поместив в колбу,
закрывающуюся пробкой с отводной трубкой и
капельной воронкой, 5–10 г сульфита натрия. Из
капельной воронки с 10 мл концентрированной
серной кислоты (крайняя осторожность!)
приливайте ее по каплям к кристаллам сульфита
натрия. Вместо кристаллического сульфита натрия
можно воспользоваться его насыщенным раствором.
Диоксид серы можно получить также реакцией между
металлической медью и серной кислотой. В
круглодонную колбу, снабженную пробкой с
газоотводной трубкой и капельной воронкой,
положите медные стружки или куски проволоки и
прилейте из капельной воронки немного серной
кислоты (на 10 г меди берется около 6 мл
концентрированной серной кислоты). Для начала
реакции слегка нагрейте колбу. После этого
кислоту приливайте по каплям. Напишите уравнения
приема и отдачи электронов и суммарное
уравнение.
Свойства диоксида серы можно изучать, пропуская
газ через раствор реагента, или в виде водного
раствора (сернистой кислоты). Такие же результаты
получаются при использовании подкисленных
растворов сульфитов натрия Na 2 SO 3 и
калия К 2 SO 3 . В одном объеме воды
растворяется до сорока объемов сернистого газа
(получается ~6%-й раствор).
Диоксид серы токсичен. При легких отравлениях
начинается кашель, насморк, появляются слезы,
начинается головокружение. Увеличение дозы
приводит к остановке дыхания.
4а. Взаимодействие сернистой кислоты с пероксидом водорода.
Предскажите продукты взаимодействия сернистой
кислоты и пероксида водорода. Проверьте свое
предположение опытом.
К 2–3 мл сернистой кислоты прилейте столько же
3%-го раствора пероксида водорода. Как доказать
образование предполагаемых продуктов реакции?
Тот же опыт повторите с подкисленным и щелочным
растворами сульфита натрия.
Напишите уравнения реакций и рассчитайте ЭДС
процесса.
Выберите нужные вам электродные потенциалы:
4б. Реакция между сернистым газом и сероводородом.
Эта реакция проходит между газообразными SO 2
и H 2 S и служит для получения серы. Реакция
интересна также тем, что два загрязнителя
атмосферы взаимно уничтожают друг друга.
Проходит ли эта реакция между растворами
сероводорода и сернистого газа? Ответьте на этот
вопрос опытом.
Выберите электродные потенциалы для определения
возможности прохождения реакции в растворе:
Попробуйте провести термодинамический расчет возможности прохождения реакций. Термодинамические характеристики веществ для определения возможности прохождения реакции между газообразными веществами следующие:
При каком состоянии веществ – газообразном или в растворе – реакции более предпочтительны?
Сероводород присутствует в искусственных газах . Он может входить также в состав и некоторых природных газов. Сероводород (Н 2 S) – это бесцветный газ, обладающий сильным специфическим запахом. Сероводород тяжелее воздуха. Его плотность составляет r 0 = 1.539 кг /м 3 . Сероводород является сильным нервным газом , а также раздражающе действует на дыхательные пути и глаза. Предельно допустимая концентрация Н 2 S составляет 0.01 мг /м 3 . При горении сероводорода образуется сернистый газ SO 2 , т.е. протекает следующая реакция:
2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O
Высшая теплота сгорания диоксида серы составляет Q в = 25.727 МДж /м 3 , низшая – 23.715 МДж /м 3 .
Диоксид серы имеет очень большую область воспламенения. Так, нижний предел составляет 4.3% об., верхний 45.5% об. Температура воспламенения его в воздухе составляет 290…487 0 С .
Работа в помещениях с высоким содержанием сернистого газа может привести к бронхиту, одышке и частичной потере сознания . Предельно допустимая концентрация диоксида серы составляет 0.02 мг /м 3 .
Пострадавшим от отравления сероводородом должна быть оказана первая помощь. Необходимо обеспечить доступ свежего воздуха и, в случае необходимости, провести искусственное дыхание . В случае поражения глаз необходимо перевезти пострадавшего в темную комнату и закапать глаза смесью новокаина с адреналином.
Пострадавшим от отравления диоксидом серы необходимо проводить промывание раствором соды носа и глаз. При наличии удушливого кашля применяют кодеин и щелочную ингаляцию .
Сероуглерод
Сероуглерод обычно присутствует в пиролизных газах, относящихся к группе искусственных газов. Он является бесцветной жидкостью со специфическим запахом. Плотность его при 20 0 С оставляет 2.263 кг /м 3 . Пар сероуглерода более чем в 2.5 раза тяжелее воздуха. При горении сероуглерода образуются сернистый и углекислый газы:
CS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2 (5.6)
Пределы воспламеняемости сероуглерода в воздухе составляют: нижний - 1.25% об., верхний – 50% об.
Вдыхание высоких концентраций паров сероуглерода действует на организм человека наркотически. Длительное вдыхание небольших концентраций сероуглерода приводит к заболеваниям нервной системы. Предельно допустимая концентрация сероуглерода в рабочей зоне промышленных помещений составляет 0.01 мг /л .
Первая доврачебная помощь при отравлении сероуглеродом-проводить промывание раствором соды носа и глаз
Аммиак
Содержится он, как правило, в пиролизных газах, получаемых в процессе высокотем-ой перегонки каменного угля. С одной стороны аммиак – это ценный продукт, а с другой он обладает достаточно высокой токсичностью. По своим свойствам аммиак – это бесцветный газ с очень острым запахом. Всего лишь 10% раствора аммиака в воде составляет нашатырный спирт. Кратковременное вдыхание высоких концентраций приводит к сильному слезоточению и боли в глазах, а также вызывает приступы удушья, кашля, головокружения и рвоту. Кроме того, при значительных концентрациях может произойти также нарушение кровообращения и наступить смерть от сердечной недостаточности. Предельно доп. конц. аммиака в воздухе пром помещений составляет 0.02 мг /л . Осложнения последствий отравлений даже при незначительных концентрациях аммиака, может наступить при совместных действиях с сероводородом. Это может привести к потере обоняния и вызвать хронические катары дыхательных путей. При острых отравлениях аммиаком необходимо производить пострадавшему вдыхание паров уксусной кислоты и 10%-го раствора метанола в хлороформе.
Цианистый водород
Цианистый водород входит в состав искусственных газов, главным образом, пиролизных газов. Он образуется в результате взаимодействия аммиака с раскаленным коксом. Величина образующегося цианистого водорода зависит от ряда факторов: температуры, влажности каменного угля, а также содержания в нем азота. По своим физико-химическим свойствам цианистый водород представляет собой жидкость, имеющую специфический запах (запах горького миндаля).