Взаимодействие оксида серы 4 с хлором

Составьте химическое уравнение по схеме SO2 + Cl2 = ? Какие продукты образуются в результате реакции? Охарактеризуйте соединение оксид серы (IV): укажите его основные физические и химические свойства, а также способы получения.

В результате взаимодействия двух газов – диоксида серы и хлора (SO2 + Cl2 = ?) происходит образование хлорангидрида серной кислоты — сульфурилхлорида (соединение). Данную реакцию стоит проводить на свету в присутствии катализатора – камфоры. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:

Сернистый газ (оксид серы (IV), диоксид серы) в обычных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (температура плавления равна (
), кипения – (
). Растворимость оксида серы (IV) в воде весьма велика (при обычных условиях около 40 объемов
на один объем воды). Водный раствор диоксида серы (H2SO3 -> SO2) называется сернистой кислотой:

Сернистый газ химически активен; в растворе медленно окисляется. Типичный восстановитель, слабый окислитель. В жидком состоянии — неводный растворитель для азота, хлоридов металлов, галогенидов фосфора.

В промышленности оксид серы (IV) получают обжигом сульфида железа:

В лабораторных условиях этот газ получается при действии сильных кислот на сульфиты или гидросульфиты, а также при растворении меди в концентрированной серной кислоте.

Сера с кислородом образует два оксида: SO₂ – оксид серы (IV) и SO₃ – оксид серы (VI).

Сернистый газ – это бесцветный газ с резким запахом, ядовит. Тяжелее воздуха более чем в два раза. Хорошо растворяется в воде. При комнатной температуре в одном объёме воды растворяется около 40 объёмов сернистого газа, при этом образуется сернистая кислота H₂SO₃.

Химические свойства

Сернистый газ – типичный кислотный оксид. Он взаимодействует:

а) с основаниями, образуя два типа солей: кислые (гидросульфиты) и средние (сульфиты):

б) с основными оксидами:

Сернистая кислота существуют только в растворе, относится к двухосновным кислотам. Сернистая кислота обладает всеми общими свойствами кислот.

Окислительно – восстановительные свойства

В окислительно-восстановительных процессах сернистый газ может быть как окислителем, так и восстановителем, потому что атом серы в этом соединении имеет промежуточную степень окисления +4.

Как окислитель SO₂ реагирует с более сильными восстановителями, например с сероводородом:

Как восстановитель SO₂ реагирует с более сильными окислителями, например с кислородом в присутствии катализатора, с хлором и т.д.:

Получение

1) Сернистый газ образуется при горении серы:

2) В промышленности его получают при обжиге пирита:

3) В лаборатории сернистый газ можно получить:

а) при действии кислот на сульфиты:

б) при взаимодействии концентрированной серной кислоты с тяжелыми металлами:

Применение

Сернистый газ находит широкое применение в текстильной промышленности для отбеливания различных изделий. Кроме того, его используют в сельском хозяйстве для уничтожения вредных микроорганизмов в теплицах и погребах. В больших количествах SO₂ идет на получение серной кислоты.

Серный ангидрид SO₃ – это бесцветная жидкость, которая при температуре ниже 17 о С превращается в белую кристаллическую массу. Очень хорошо поглощает влагу (гигроскопичен).

Химические свойства

Как типичный кислотный оксид серный ангидрид взаимодействует:

а) с основаниями, образуя два типа солей – кислые (гидросульфиты) и средние (сульфаты):

Особым свойством SO₃ является его способность хорошо растворяться в серной кислоте. Раствор SO₃ в серной кислоте имеет название олеум.

Оксид серы (VI) характеризуется сильными окислительными свойствами (обычно восстанавливается до SO₂):

Получение и применение

Серный ангидрид образуется при окислении сернистого газа:

В чистом виде серный ангидрид практического значения не имеет. Он получается как промежуточный продукт при производстве серной кислоты.

Упоминания о серной кислоте впервые встречаются у арабских и европейских алхимиков. Ее получали, прокаливая на воздухе железный купорос (FeSO₄∙7H₂O): 2FeSO₄ = Fe₂O₃ + SO₃↑ + SO₂↑ либо смесь серы с селитрой: 6KNO₃ + 5S = 3K₂SO₄ + 2SO₃↑ + 3N₂↑, а выделяющиеся пары серного ангидрида конденсировали. Поглощая влагу, они превращались в олеум. В зависимости от способа приготовления H₂SO₄ называли купоросным маслом или серным маслом. В 1595 г. алхимик Андреас Либавий установил тождественность обоих веществ.

Долгое время купоросное масло не находило широкого применения. Интерес к нему сильно возрос после того, как в XVIII в. был открыт процесс получения из индиго индигокармина – устойчивого синего красителя. Первую фабрику по производству серной кислоты основали недалеко от Лондона в 1736 г. Процесс осуществляли в свинцовых камерах, на дно которых наливали воду. В верхней части камеры сжигали расплавленную смесь селитры с серой, затем туда запускали воздух. Процедуру повторяли до тех пор, пока на дне ёмкости не образовывалась кислота требуемой концентрации.

В XIX в. способ усовершенствовали: вместо селитры стали использовать азотную кислоту (она при разложении в камере даёт NO₂). Чтобы возвращать в систему нитрозные газы были сконструированы специальные башни, которые и дали название всему процессу – башенный процесс. Заводы, работающие по башенному методу, существуют и в наше время.

Серная кислота

Серная кислота – это тяжелая маслянистая жидкость без цвета и запаха, гигроскопична; хорошо растворяется в воде. При растворении концентрированной серной кислоты в воде выделяется большое количество тепла, поэтому ее надо осторожно приливать в воду (а не наоборот!) и перемешивать раствор.

Раствор серной кислоты в воде с содержанием H₂SO₄ менее 70% обычно называют разбавленной серной кислотой, а раствор более 70% — концентрированной серной кислотой.

Химические свойства

Разбавленная серная кислота проявляет все характерные свойства сильных кислот. Она реагирует:

Процесс взаимодействия ионов Ва 2+ с сульфат-ионами SO₄ 2+ приводит к образованию белого нерастворимого осадка BaSO₄. Это качественная реакция на сульфат-ион.

Окислительно – восстановительные свойства

В разбавленной H₂SO₄ окислителями являются ионы водорода Н + , а в концентрированной – сульфат-ионы SO₄ 2+ . Ионы SO₄ 2+ являются более сильными окислителями, чем ионы Н + (см.схему).

В разбавленной серной кислоте растворяются металлы, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся до водорода. При этом образуются сульфаты металлов и выделяется водород:

Металлы, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся после водорода, не реагируют с разбавленной серной кислотой:

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем, особенно при нагревании. Она окисляет многие металлы, неметаллы и некоторые органические вещества.

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с металлами, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся после водорода (Cu, Ag, Hg), образуются сульфаты металлов, а также продукт восстановления серной кислоты – SO₂.

Реакция серной кислоты с цинком

Более активными металлами (Zn, Al, Mg) концентрированная серная кислота может восстанавливаться до свободной серы или сероводорода. Например, при взаимодействии серной кислоты с цинком, магнием, алюминием в зависимости от концентрации кислоты одновременно могут образовываться различные продукты восстановления серной кислоты – SO₂, S, H₂S:

На холоде концентрированная серная кислота пассивирует некоторые металлы, например алюминий и железо, поэтому ее перевозят в железных цистернах:

Концентрированная серная кислота окисляет некоторые неметаллы (серу, углерод и др.), восстанавливаясь до оксида серы (IV) SO₂:

Получение и применение

Реакция серной кислоты с сахаром

В промышленности серную кислоту получают контактным способом. Процесс получения происходит в три стадии:

Получение SO₂ путем обжига пирита:

Окисление SO₂ в SO₃ в присутствии катализатора – оксида ванадия (V):

Растворение SO₃ в серной кислоте:

Полученный олеум перевозят в железных цистернах. Из олеума получают серную кислоту нужной концентрации, приливая его в воду. Это можно выразить схемой:

Серная кислота находит разнообразное применение в самых различных областях народного хозяйства. Ее используют для осушки газов, в производстве других кислот, для получения удобрений, различных красителей и лекарственных средств.

Соли серной кислоты

Железный купорос

Большинство сульфатов хорошо растворимы в воде (малорастворим CaSO₄, еще менее PbSO₄ и практически нерастворим BaSO₄). Некоторые сульфаты, содержащие кристаллизационную воду, называются купоросами:

CuSO₄ ∙ 5H₂O медный купорос

FeSO₄ ∙ 7H₂O железный купорос

Соли серной кислоты имеют все общие свойства солей. Особенным является их отношение к нагреванию.

Сульфаты активных металлов (Na, K, Ba) не разлагаются даже при 1000 о С, а других (Cu, Al, Fe) – распадаются при небольшом нагревании на оксид металла и SO₃:

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

*на изображении записи фотография медного купороса

Большинство школьников знают два оксида серы - SO₂ и SO₃.

Однако, это не все соединения, которые сера образует с кислородом.

Рассмотрим их все.

Монооксид серы - SO

Встречается только в виде разбавленной газовой фазы;

после концентрирования превращается в S₂O₂ (диоксид дисульфита);

SO имеет триплетное основное состояние, схожее с таковым у O₂ , то есть каждая молекула имеет по два неспаренных электрона;

молекула SO используется в реакциях органического синтеза (встраивается в молекулы алкенов, алкинов, диенов для получения молекул с трехчленными кольцами, содержащими серу);

монооксид серы обнаружен на Ио - спутнике Юпитера, а также в атмосфере Венеры, в комете Хейла - Боппа (или "Большая комета 1997 года");

редко встречается в атмосфере Земли, поэтому токсичность в полной мере не выявлена;

обладает высокой воспламеняемостью, горит до образования ядовитого сернистого газа SO₂.

Дисульфид серы - SO₂

Токсичный газ, ответственен за запах сгоревших спичек;

в природе образуется в результате вулканической активности;

вне Земли встречается в атмосфере Венеры, где образует облака в результате конденсации, способствуя при этом глобальному потеплению на п ланете; а также на Ио, спутнике Юпитера (90% атмосферы)

промышленное значение сернистого газа в основном заключается в производстве серной кислоты;

SO₂ может связываться с ионами металлов в качестве лиганда с образованием комплексов диоксида серы с металлом, обычно там, где переходный металл находится в степени окисления 0 или +1;

обладает антимикробными свойствами, используется в качестве консерванта для кураги, инжира (E220);

диоксид серы издавна применяется в производстве вина - служит антибиотиком и антиоксидантом, защищая вино от порчи и потемнения (окисления);

сернистый газа является сильным восстановителем, при этом обладает отбеливающим эффектом;

эндогенный диоксид серы играет важную физиологическую роль в регуляции работы сердца и кровеносных сосудов, а нарушение его метаболизма может привести к артериальной гипертензии, атеросклерозу, стенокардии.

Триоксид серы, серный ангидрид - SO₃

Является значительным загрязнителем, основной компонент кислотных дождей;

имеет большое значение в промышленности, так как является прекурсором серной кислоты;

в сухой атмосфере обильно дымит, без запаха, но едкий;

на воздухе образуется прямым окислением сернистого газа;

в лаборатории триоксид серы можно получить путем двухстадийного пиролиза бисульфата натрия:

₄

₂

₇

₂

₇

₂

₄

₃

серный ангидрид агрессивно гигроскопичен - теплота гидратации достаточна, чтобы смесь этого газа и древесины (или хлопка) могла воспламениться;

при вдыхании вызывает ожоги, обладает высокой коррозионной активностью.

Тетроксид серы - SO₄

Этот оксид серы представляет собой группу химических соединений с формулой SO₃ + Х, где Х лежит между 0 и 1;

здесь содержатся пероксогруппы (О-О), а степень окисления серы как в триоксиде серы, +6;

может быть выделен при низких температурах (78 К), после реакции SO₃ с атомарным кислородом или фотолиза смесей SO₃ - озон.

Монооксид дисеры, субоксид серы - S₂O

Представляет собой бесцветный газ, который при конденсации образует твердое вещество бледного цвета, нестабильное при комнатной температуре;

Грамотрицательные бактерии Desulfovibrio desulfuricans способны производить S₂O;

был обнаружен Питером Шенком в 1933 году.

Пoсле краткого обзора оксидов серы прилагаю таблицу двух важнейших оксидов серы - сернистого газа и серного ангидрида, так как именно они по большей части встречаются в заданиях ЕГЭ и ОГЭ по Химии.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Пройдите тест для закрепления знаний

Элементы VIa группы по-другому называются халькогены.

Количество валентных электронов у элементов VIa группы (в основном состоянии) - два.

Сероводород – H2S

Соединения серы -2, +4, +6. Качественные реакции на сульфиды, сульфиты, сульфаты.

Получение при взаимодействии:

1. водорода с серой при t – 300 0

2. при действии на сульфиды минеральных кислот:

газ без цвета, с запахом тухлых яиц, ядовит, тяжелее воздуха, растворяясь в воде, образует слабую сероводородную кислоту.

Кислотно-основные свойства

1. Раствор сероводорода в воде – сероводородная кислота – является слабой двухосновной кислотой, поэтому диссоциациирует ступенчато:

2.Сероводородная кислота имеет общие свойства кислот, реагирует с металлами, основными оксидами, основаниями, солями:

Все кислые соли – гидросульфиды – хорошо растворимы в воде. Нормальные соли- сульфиды - растворяются в воде по–разному: хорошо растворимыми являются сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов, сульфиды остальных металлов в воде нерастворимы, а сульфиды меди, свинца, ртути и некоторых других тяжелых металлов не растворяются даже в кислотах (кроме азотной кислоты)

Растворимые сульфиды подвергаются гидролизу – по аниону.

Качественной реакцией на сероводородную кислоту и её растворимые соли (т.е. на сульфид-ион S 2- ) является взаимодействие их с растворимыми солями свинца, при этом образуется осадок PbS черного цвета

Окислительно-восстановительные свойства

Проявляет только восстановительные свойства, т.к. атом серы имеет низшую степень окисления -2

а) с недостатком

б) с избытком кислорода

2. с галогенами (обесцвечивание бромной воды)

б) с сильными окислителями (KMnO₄, K₂CrO₄ в кислой среде)

в) сероводородная кислота окисляется не только сильными окислителями, но и более слабыми, например, солями железа (III), сернистой кислотой и т.д.

1. горение серы в кислороде.

2. горение сероводорода в избытке О₂

3. окисление сульфидов

4. взаимодействие сульфитов с кислотами

5. взаимодействие металлов ряду активности после (Н₂) с конц. H₂SO₄

Газ, без цвета, с удушливым запахом жженой серы, ядовит, тяжелее воздуха более, чем в 2 раза, хорошо растворим в воде (при комнатной температуре в одном объеме растворяется около 40 объемов газа).

Кислотно-основные свойства

SO₂ – типичный кислотный оксид.

1.со щелочами, образуя два типа солей: сульфиты и гидросульфиты

2.с основными оксидами

3. с водой образуется слабая сернистая кислота

Сернистая кислота существует только в растворе, является слабой кислотой,

обладает всеми общими свойствами кислот.

4. качественная реакция на сульфит – ион – SO₃ 2 – действие минеральных кислот

Окислительно-восстановительные свойства

В ОВР может быть как окислителем, так и восстановителем, потому что атом серы в SO₂ имеет промежуточную степень окисления +4.

Оксид серы (VI) SO₃ (серный ангидрид)

Окисление сернистого газа

Бесцветная жидкость, при температуре ниже 17 0 С превращается в белую кристаллическую массу. Термически неустойчивое соединение, полностью разлагается при 700 0 С. Хорошо растворим в воде, в безводной серной кислоте и реагирует с ней с образованием олеума

Кислотно-основные свойства

Типичный кислотный оксид.

1.со щелочами, образуя два типа солей: сульфаты и гидросульфаты

2.с основными оксидами

Окислительно-восстановительные свойства

Оксид серы (VI) – сильный окислитель, обычно восстанавливается до SO₂

Серная кислота H₂SO₄

Получение серной кислоты

В промышленности кислоту получают контактным способом:

3. растворение SO₃ в серной кислоте

H₂SO₄ - тяжелая маслянистая жидкость, без запаха и цвета, гигроскопична. Смешивается с водой в любых отношениях, при растворении концентрированной серной кислоты в воде выделяется большое количество теплоты, поэтому её надо осторожно приливать в воду, а не наоборот (сначала вода, потом кислота, иначе случится большая беда)

Раствор серной кислоты в воде с содержанием H₂SO₄ менее 70% обычно называют разбавленной серной кислотой, более 70% - концентрированной.

Кислотно-основные

Разбавленная серная кислота проявляет все характерные свойства сильных кислот. В водном растворе диссоциирует:

1. с основными оксидами

2. с основаниями

Ba 2+ + SO₄ 2- = BaSO₄↓ (белый осадок)

Качественная реакция на сульфат-ион SO₄ 2-

Благодаря более высокой температуры кипения, по сравнению с другими кислотами серная кислота при нагревании вытесняет их из солей:

Окислительно-восстановительные свойства

В разбавленной H₂SO₄ окислителями являются ионы Н + , а в концентрированной – сульфат –ионы SO₄ 2

В разбавленной серной кислоте растворяются металлы, находящиеся в ряду активности до водорода, при этом образуются сульфаты и выделяется водород

Концентрированная серная кислота – энергичный окислитель особенно при нагревании. Она окисляет многие металлы, неметаллы, неорганические и органические вещества.

H₂SO₄ (к) окислитель S +6

Активные	Средней активности	малоактивные
реагирует	реагирует пассивирует Al, Fe, Cr из-за пленки оксидов	реагирует Cu, Hg	не реагирует Ag,Au,Pt
Кислота восстанавливается в основном до следующих продуктов
H₂S	Н₂S S	SO₂	-

С более активными металлами серная кислота в зависимости от концентрации может восстанавливаться до разнообразных продуктов

Концентрированная серная кислота окисляет некоторые неметаллы (серу, углерод, фосфор и др.), восстанавливаясь до оксида серы (IV)

Взаимодействие с некоторыми сложными веществами

Соли серной кислоты

2 типа солей: сульфаты и гидросульфаты

Соли серной кислоты имеют все общие свойства солей. Особенным является их отношение к нагреванию. Сульфаты активных металлов (Na, K, Ba) не разлагаются даже при нагревании свыше 1000 0 С, соли менее активных металлов (Al, Fe, Cu) разлагаются даже при небольшом нагревании

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Читайте также: