Урок №12. Сероводород. Сульфиды
Повторите тему 9 класса:
ПОЛУЧЕНИЕ СЕРОВОДОРОДА
Сероводород – токсичный бесцветный газ с запахом тухлых яиц.
Сероводород (H2S) в лаборатории можно получить нагреванием смеси парафина с серой.
Выделяющийся сероводород можно обнаружить с помощью влажной универсальной индикаторной бумаги: под действием сероводорода она краснеет. При добавлении сульфата меди к сероводородной воде выпадает черный осадок сульфида меди
CuSO4 + H2S = CuS↓+ H2SO4
По черному осадку сульфида свинца можно обнаружить сульфид-ион.
Сероводород получают действием минеральных кислот на сульфиды металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа.
FeS (тв.) + 2HCl = FeCl2 + H2S↑
FeS (тв.) + H2SO4 = FeSO4 + H2S↑
Еще один способ получения сероводорода – прямой синтез из водорода и серы:
H2 + S ↔ H2S↑ + 20,92 кДж
Выход H2S мал, т.к. обратимая реакция обратима
Наиболее чистый сероводород можно получить при гидролизе сульфида алюминия
Al2S3 (тв.) + 6H2O (ж.) = холод = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
Сероводород можно получить в других реакциях:
8Na + 5H2SO4 (конц.) = 4Na2SO4 + H2S↑ + 4H2O
8HI + H2SO4 (конц.) = 4I2+ H2S↑ + 4H2O
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРОВОДОРОДА
В водном растворе сероводород проявляет слабые кислотные свойства.
1) Диссоциация:
H2S ↔ H+ + HS- (I ступень)
HS -↔ H+ + S2- (II ступень)
Изменяет окраску индикаторов на красную – кислая среда.
2) Взаимодействие с растворами оснований. Взаимодействует с сильными основаниями, образуя сульфиды и гидросульфиды:
H2S + 2KOH = K2S + 2H2O
K2S средняя соль - сульфид калия
H2S (избыток) + KOH = KHS + H2O
KHS кислая соль - гидросульфид калия
3) С растворами солей тяжёлых металлов (Cu, Pb, Ni, Cd, Zn):
H2S + CuSO4 = CuS↓ + H2SO4
CuS осадок чёрного цвета
Сульфиды тяжёлых металлов окрашены: PbS; CuS; NiS – чёрные. СdS – жёлтый. ZnS – белый.
Сероводород реагирует в растворе с нитратом свинца (II). при этом образуется темно-коричневый (почти черный) осадок, нерастворимый ни в воде, ни в минеральных кислотах:
H2S + Pb(NO3)2 = PbS + 2HNO3
Взаимодействие с нитратом свинца в растворе – это качественная реакция на сероводород и сульфид-ионы.
Сероводород – восстановитель
(S-2→S0→S+6)
Сероводород H2S – очень сильный восстановитель за счет серы в степени окисления -2.
1) При недостатке кислорода и в растворе H2S окисляется до свободной серы (раствор мутнеет):
2H2S + O2 (нед.) = 2S↓ +2H2O
В избытке кислорода:
2H2S + 3O2 (изб.) = 2SO2↑ + 2H2O
2) Как сильный восстановитель, сероводород легко окисляется под действием окислителей.
Бром и хлор окисляют сероводород до молекулярной серы:
H2S-2 + Br2 = S0 + 2HBr
Br2 - бромная вода - обесцвечивается
H2S + Cl2 = 2HCl + S↓
Под действием избытка хлора в водном растворе сероводород окисляется до серной кислоты:
H2S + 4Cl2 + 4H2O → H2SO4 + 8HCl
Азотная кислота окисляет сероводород до молекулярной серы:
H2S + 2HNO3(конц.) = S + 2NO2 + 2H2O
При кипячении сера окисляется до серной кислоты:
H2S + 8HNO3(конц.) = H2SO4 + 8NO2 + 4H2O
Прочие окислители окисляют сероводород, как правило, до молекулярной серы.
Оксид серы (IV) окисляет сероводород:
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
Соединения железа (III) также окисляют сероводород:
H2S + 2FeCl3 = 2FeCl2 + S + 2HCl
Бихроматы, хроматы и прочие окислители также окисляют сероводород до молекулярной серы:
3H2S + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
2H2S + 4Ag + O2 = 2Ag2S + 2H2O
Интересно! Серебряные и медные монеты чернеют на воздухе и в воде, если в среде содержится сероводород:
Серная кислота окисляет сероводород либо до молекулярной серы:
H2S + H2SO4(конц.) = S + SO2 + 2H2O
Либо до оксида серы (IV):
H2S + 3H2SO4(конц.) = 4SO2 + 4H2O
СУЛЬФИДЫ
Сульфиды – это бинарные соединения серы и металлов или некоторых неметаллов, соли сероводородной кислоты.
По растворимости в воде и кислотах сульфиды разделяют на растворимые в воде, нерастворимые в воде, но растворимые в минеральных кислотах, нерастворимые ни в воде, ни в минеральных кислотах, гидролизуемые водой.
Чёрные сульфиды (CuS, HgS, PbS, Ag2S, NiS, CoS)
Белые и цветные сульфиды (ZnS, MnS, FeS, CdS)
ПОЛУЧЕНИЕ СУЛЬФИДОВ
1) Сульфиды получают при взаимодействии серы с металлами. При этом сера проявляет свойства окислителя.
S + Mg = MgS
S + Ca = CaS
S + 2Na = Na2S
2) Растворимые сульфиды можно получить при взаимодействии сероводорода и щелочей
H2S + 2KOH = K2S + 2H2O
3) Нерастворимые сульфиды получают взаимодействием растворимых сульфидов с солями или взаимодействием сероводорода с солями (только черные сульфиды)
Pb(NO3)2 + Н2S = 2НNO3 + PbS
ZnSO4 + Na2S = Na2SO4 + ZnS
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУЛЬФИДОВ
1) Гидролиз. Растворимые сульфиды гидролизуются по аниону, среда водных растворов сульфидов щелочная:
Na2S+H2O↔NaHS+NaOH;
Al2S3+6H2O →2Al(OH)3↓+3H2S↑
2) С растворами кислот. Сульфиды металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа (включительно), растворяются в сильных минеральных кислотах.
CaS + 2HCl = CaCl2 + H2S↑
Исключение:
NiS + HСl ≠
3) С концентрированными кислотами. Нерастворимые сульфиды растворяются в концентрированной азотной кислоте или концентрированной серной кислоте. При этом сера окисляется либо до простого вещества, либо до сульфата.
CuS + 8HNO3 = CuSO4 + 8NO2 + 4H2O
или горячей концентрированной серной кислоте:
CuS + 4H2SO4(конц. гор.) = CuSO4 + 4SO2 + 4H2O
4) Сульфиды проявляют восстановительные свойства и окисляются пероксидом водорода, хлором и другими окислителями.
Сульфид свинца (II) окисляется пероксидом водорода до сульфата свинца (II):
PbS + 4H2O2 = PbSO4 + 4H2O
Сульфид меди (II) окисляется хлором:
СuS + Cl2 = CuCl2 + S
5) Обжиг сульфидов. При этом образуются оксиды металла и серы (IV).
2CuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2
2Cr2S3 + 9O2 = 2Cr2O3 + 6SO2
2ZnS + 3O2 = 2SO2 + ZnO
6) Реакции сульфидов с растворимыми солями свинца, серебра, меди используют как качественные на ион S2−
Сульфиды свинца, серебра и меди — черные осадки, нерастворимые в воде и минеральных кислотах:
Na2S + Pb(NO3)2 = PbS↓ + 2NaNO3
Na2S + 2AgNO3 = Ag2S↓ + 2NaNO3
Na2S + Cu(NO3)2 = CuS↓ + 2NaNO3
7) Необратимый гидролиз
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
Разложение происходит и при взаимодействии солей трехвалентных металлов с сульфидами щелочных металлов.
3Na2S + 2AlCl3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S + 6NaCl