Что образует сера при взаимодействии с водой
Сера — элемент VIa группы 3 периода периодической таблицы Д.И. Менделеева. Относится к группе халькогенов — элементов VIa группы.
Сера — S — простое вещество имеет светло-желтый цвет. Использовалась еще до нашей эры в составе священных курений при религиозных обрядах.
Основное и возбужденное состояние атома серы
Электроны s- и p-подуровня способны распариваться и переходить на d-подуровень. Как и всегда, количество валентных электронов отражает количество возможных связей у атома.
В разных электронных конфигурациях сера способна принимать валентности: II, IV и VI.
Природные соединения
- FeS2 — пирит, колчедан
- ZnS — цинковая обманка
- PbS — свинцовый блеск (галенит), Sb2S3 — сурьмяный блеск, Bi2S3 — висмутовый блеск
- HgS — киноварь
- CuFeS2 — халькопирит
- Cu2S — халькозин
- CuS — ковеллин
- BaSO4 — барит, тяжелый шпат
- CaSO4 — гипс
В местах вулканической активности встречаются залежи самородной серы.
В промышленности серу получают из природного газа, который содержит газообразные соединения серы: H2S, SO2.
Серу можно получить разложением пирита
В лабораторных условиях серу можно получить слив растворы двух кислот: серной и сероводородной.
- Реакции с неметаллами
На воздухе сера окисляется, образуя сернистый газ — SO2. Реагирует со многими неметаллами, без нагревания — только со фтором.
При нагревании сера бурно взаимодействует со многими металлами с образованием сульфидов.
Реакции с кислотами
При взаимодействии с концентрированными кислотами (при длительном нагревании) сера окисляется до сернистого газа или серной кислоты.
Реакции с щелочами
Сера вступает в реакции диспропорционирования с щелочами.
Реакции с солями
Сера вступает в реакции с солями. Например, в кипящем водном растворе сера может реагировать с сульфитами с образованием тиосульфатов.
Сероводород — H2S
Бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц. Огнеопасен. Используется в химической промышленности и в лечебных целях (сероводородные ванны).
Сероводород получают в результате реакции сульфида алюминия с водой, а также взаимодействия разбавленных кислот с сульфидами.
Сероводород плохо диссоциирует в воде, является слабой кислотой. Реагирует с основными оксидами, основаниями с образованием средних и кислых солей (зависит от соотношения основания и кислоты).
KOH + H2S = KHS + H2O (гидросульфид калия, избыток кислоты)
Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, способны вытеснить водород из кислоты.
Сероводород — сильный восстановитель (сера в минимальной степени окисления S 2- ). Горит в кислороде синим пламенем, реагирует с кислотами.
Качественной реакцией на сероводород является реакция с солями свинца, при котором образуется сульфид свинца.
Оксид серы — SO2
Сернистый газ — SO2 — при нормальных условиях бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички).
В промышленных условиях сернистый газ получают обжигом пирита.
В лаборатории SO2 получают реакцией сильных кислот на сульфиты. В ходе подобных реакций образуется сернистая кислота, распадающаяся на сернистый газ и воду.
Сернистый газ получается также в ходе реакций малоактивных металлов с серной кислотой.
С основными оксидами, основаниями образует соли сернистой кислоты — сульфиты.
Химически сернистый газ очень активен. Его восстановительные свойства продемонстрированы в реакциях ниже.
В присутствии сильных восстановителей SO2 способен проявлять окислительные свойства (понижать степень окисления).
Сернистая кислота
Слабая, нестойкая двухосновная кислота. Существует лишь в разбавленных растворах.
Диссоциирует в водном растворе ступенчато.
В реакциях с основными оксидами, основаниями образует соли — сульфиты и гидросульфиты.
H2SO3 + KOH = H2O + KHSO3 (соотношение кислота — основание, 1:1)
С сильными восстановителями сернистая кислота принимает роль окислителя.
Как и сернистый газ, сернистая кислота и ее соли обладают выраженными восстановительными свойствами.
Оксид серы VI — SO3
Является высшим оксидом серы. Бесцветная летучая жидкость с удушающим запахом. Ядовит.
В промышленности данный оксид получают, окисляя SO2 кислородом при нагревании и присутствии катализатора (оксид ванадия — Pr, V2O5).
В лабораторных условиях разложением солей серной кислоты — сульфатов.
Является кислотным оксидом, соответствует серной кислоте. При реакции с основными оксидами и основаниями образует ее соли — сульфаты и гидросульфаты. Реагирует с водой с образованием серной кислоты.
SO3 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O (основание в избытке — средняя соль)
SO3 + KOH = KHSO4 + H2O (кислотный оксид в избытке — кислая соль)
SO3 — сильный окислитель. Чаще всего восстанавливается до SO2.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Урок 20 Бесплатно Сера
В этом уроке вы узнаете про «мать всех металлов» – серу, чем она вредна и чем полезна, как между собой связаны Чёрное море и тухлые яйца, как правильно разбавлять электролит для аккумулятора и ещё много полезного и интересного.
Сера – химический элемент и простое вещество
Сера – химический элемент главной подгруппы VI группы периодической системы элементов.
Эту подгруппу ещё называют халькогены. Название это произошло от двух греческих слов – «халькос», что в разных переводах значит «медь» или «руда», и «генос» – «рождаю».
Кислород и сера – это элементы, которые входят в состав многих руд металлов.
Русское слово «сера» восходит к старославянским корням, которые обозначали горючие вещества, смолы.
Латинское sulfur скорее всего произошло от индоевропейского swelp– «гореть».
Сера с древних времён использовалась жрецами храмов при проведении обрядов – она считалась произведением существ из мира духов.
Ещё в Древней Греции сера использовалась в военных действиях – она входила в состав знаменитого «греческого огня».
Алхимики считали серу отцом всех металлов – и теперь мы с вами знаем причину: большинство металлических руд представляют собой именно сульфиды.
На внешнем электронном слое серы шесть электронов, из них два – неспаренных, поэтому сера может принимать два электрона, проявляя степень окисления –2, выступая окислителем.
Но за счёт распаривания остальных четырех электронов на 3d-подуровень максимальная степень окисления серы в соединениях с более сильными окислителями (фтором, кислородом, хлором) +6.
Химически сера очень активна, но всё же встречается в природе в виде простого вещества (самородная сера).
Основной источник самородной серы – вулканический пепел и горные породы вулканического происхождения.
В большинстве случаев сера в природе встречается в виде соединений:
- пирит (железный колчедан) FeS2
- медный блеск CuS
- цинковая обманка ZnS
- гипс CaS04
- киноварь HgS
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Много серы содержится в морской воде в виде английской соли MgS04 , именно она придаёт морской воде горький привкус.
Сера образует три простых вещества (аллотропные модификации):
Ромбическая сера
Наиболее устойчивая, хрупкое вещество желтого цвета.
Это именно та сера, которую мы все привыкли видеть. Сера часто встречается в домашних аптечках (применяется как пищевая добавка, а также как наружное средство при лечении кожных заболеваний), а также она используется в сельском хозяйстве для окуривания растений от паразитов и грибков.
Моноклинная сера
Менее устойчивая модификация, образуется при медленном охлаждении расплавленной серы.
Пластическая сера
Неустойчива, получить её можно, если расплавленную серу охладить резко (например, вылить в холодную воду).
Моноклинная и пластическая модификации с течением времени самопроизвольно переходят в ромбическую.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Аллотро́пия (от греческого аллос «другой» и тропос «поворот, свойство») — существование веществ одного и того же химического элемента , различных по строению и свойствам, так называемых аллотропных модификаций или форм.
Явление аллотропии обусловлено различным составом молекул простого вещества (аллотропия состава), либо способом размещения атомов или молекул в кристаллической решётке (аллотропия формы).
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Химические свойства и применение серы
Сера – активный неметалл.
В химических реакциях она может быть как окислителем, так и восстановителем.
Окислителем сера выступает в реакциях с металлами, водородом и некоторыми неметаллами.
При комнатной температуре сера реагирует со всеми щелочными и щёлочно-земельными металлами, ртутью, медью, серебром, образуя сульфиды:
Эту реакцию используют в лабораториях для удаления разлитой ртути, пары которой очень токсичны.
Щели, в которые могла попасть разлитая ртуть, посыпают порошком серы.
С серебром способна реагировать не только сера, но и сероводород в присутствии кислорода воздуха, образуя черный налет сульфида серебра:
Хотя с химической точки зрения в данной реакции окислителем является не сера, а кислород.
Человеческий пот содержит небольшое количество сероводорода (продукт разложения белков, в которых содержится сера).
Именно поэтому серебряные украшения со временем чернеют.
С большинством металлов и водородом сера реагирует при нагревании.
Сера является окислителем по отношению к углероду и фосфору, проявляя степень окисления –2, а восстановителем – по отношению ко фтору, кислороду, хлору, проявляя степень окисления +4 и +6.
Многие соединения серы с неметаллами токсичны.
Интересен фторид серы SF6 , называемый элегаз, – тяжелый газ без цвета и без запаха, почти не токсичный из-за большой химической устойчивости.
Интересен он тем, что его используют для демонстрации вытеснения более легких газов, а также влияния тяжелых газов на голосовые связки: эффект после вдыхания элегаза прямо противоположен эффекту от вдыхания гелия.
Сера находит широкое применение и в качестве простого вещества и в виде соединений (в основном в виде серной кислоты).
Элементная сера применяется в производстве:
в медицине как наружное средство в составе мазей (об этом уже говорилось чуть ранее)
как средство для защиты растений; горящей серой окуривают посевы: токсичный оксид серы (IV) SO2 убивает грибки и паразитов
в производстве бетона, пищевых красителей, серной кислоты.
Серу используют в производстве резины – она образуется при реакции каучука с серой.
В процессе реакции длинные полимерные цепочки каучука соединяются между собой мостиками из атомов серы.
Этот процесс называется вулканизацией.
Кроме того, сера – жизненно важный химический элемент.
Она входит в состав белков – основных компонентов клеток растительных и животных организмов.
При недостатке серы в организме наблюдаются хрупкость и ломкость костей и выпадение волос.
Из пищевых продуктов серой богаты бобовые растения (горох, чечевица), овсяные хлопья, яйца – все продукты, содержащие много белка.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Сероводород
При взаимодействии с водородом сера образует летучее соединение — сероводород H2S.
Это газ без цвета, пахнет тухлыми яйцами.
Точнее говоря, это тухлые яйца пахнут сероводородом, потому что он образуется при разложении белков.
Немного растворим в воде: при комнатной температуре в одном объёме воды растворяется 2,5 объёма сероводорода.
Сероводород в больших количествах содержится в вулканических газах, воде многих минеральных источников, а также в водах мирового океана, в частности, его очень много в Чёрном море на глубинах более 150 м.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Чёрное море получило своё название из-за того, что во время шторма его воды имеют на самом деле чёрный цвет.
Объясняется это явление большой концентрацией в воде сероводорода и сульфидов.
В лаборатории сероводород получают действием соляной кислоты на сульфид железа:
Сероводород во всех реакциях является активным восстановителем за счёт атома серы в низшей степени окисления (–2).
Он легко горит: на воздухе с образованием серы и воды:
В чистом кислороде сероводород преобразуется до оксида серы (IV) SO2.
При растворении в воде сероводород диссоциирует, поэтому такой раствор проявляет кислотные свойства.
В больших количествах сероводород ядовит – он разрушает гемоглобин.
Однако вода минеральных источников, содержащая сероводород, издавна применяется в медицине в виде сероводородных ванн для лечения ревматизма и кожных заболеваний.
Большинство природных минералов серы представляют собой именно сульфиды.
Они используются не только для выплавки металлов, но и для получения серы.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Серная кислота
Серная кислота H2SO4 – важный ресурс для химической промышленности и её продукт.
Серную кислоту активно использовали ещё алхимики как «купоросное масло».
Купоросное, потому что сульфаты тяжелых металлов издавна называют купоросами.
А масло, потому что чистая серная кислота:
- тяжелая (в 2 раза тяжелее воды) маслянистая жидкость
- без запаха
- не летучая
- гигроскопичная (быстро поглощает пары воды из воздуха)
Она смешивается с водой в любых отношениях, причем при смешении выделяется большое количество тепла.
Например, если в концентрированную серную кислоту влить немного воды, то выделяющегося тепла достаточно для её закипания, и вода может тут же разбрызгаться вместе с кислотой.
Поэтому при разбавлении серной кислоты никогда не льют воду в кислоту, а только кислоту в воду, небольшими порциями при постоянном перемешивании.
Вспомните об этом, если вам придется разбавить электролит для аккумулятора.
Серная кислота образуется при реакции оксида серы (VI) с водой.
Оксид серы (VI) SO3– бесцветная летучая жидкость, ниже 17 °С превращается в прозрачную хлопьевидную массу, кипит при 44 °С.
Это типичный кислотный оксид и проявляет все свойства кислотных оксидов, реагирует с основными и амфотерными оксидами, с основаниями, образуя сульфаты – соли серной кислоты.
Свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты различаются.
За счет того, что сера находится в максимальной степени окисления +6, серная кислота – окислитель.
Однако её окислительные свойства проявляются только в концентрированном виде.
Разбавленная серная кислота является сильной кислотой, хорошо растворяет большинство металлов с выделением водорода, реагирует с основными и амфотерными оксидами, основаниями с образованием сульфатов.
Концентрированная серная кислота является окислителем и растворяет гораздо больше металлов, чем разбавленная, но уже с выделением оксида серы (IV) SO2, серы S или сероводорода H2S (чем активнее металл, тем меньше степень окисления серы в продукте реакции).
Но также концентрированная серная кислота реагирует и с неметаллами (серой, фосфором, углеродом), окисляя их до оксидов или кислот.
Концентрированная серная кислота гигроскопична, то есть поглощает пары воды, поэтому её используют как осушитель.
Газы, которые не вступают с ней в реакцию, сушат пропусканием через склянки с концентрированной серной кислотой.
Этот способ подходит для осушения углекислого газа CO2, хлороводорода HCl, хлора Cl2, водорода H2.
А, например, аммиак NH3 с серной кислотой немедленно образует сульфат аммония:
Гигроскопичность серной кислоты проявляется в том, что она обугливает органические вещества.
Например, если её добавить к истолчённому сахару, смесь сразу же чернеет – кислота отнимает от сахара воду, оставляя углерод.
Это свойство серной кислоты объясняет то, что при попадании на кожу она вызывает сильные ожоги.
В лабораториях, где часто работают с концентрированной серной кислотой, под рукой всегда держат раствор питьевой соды. Именно этим раствором и большим количеством воды и смывают кислоту с кожи.
Серная кислота относится к продуктам основного химического производства.
С ней вы наверняка сталкиваетесь почти каждый день: электролит в свинцово-кислотных аккумуляторах представляет собой 30 % серную кислоту.
Но, кроме этого, она также используется при производстве удобрений, при обработке руд для получения редкоземельных металлов, в химическом производстве красителей, взрывчатых веществ, в легкой промышленности для обработки тканей, восстановления наполнителей фильтров для воды.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Источник
