Лабораторна робота № 13. Хімія елементів та їх сполуки. Дослідження властивостей сульфурвмісних сполук

Мета роботи: вивчити хімічні властивості сульфурвмісних сполук.

Матеріали і обладнання: мідний дріт, цинк (гранули), залізна стружка, розчини: калій перманганат 0,5н, плюмбум нітрат 0,5н, манган (ІІ) сульфат 0,5н, хлоридна кислота 2н (густина 1,19г/см³), нітратна кислота 2н (густина 1,4 г/см³), сульфатна кислота конц. (густина 1,98 г/см³), розчин 2н натрій сульфат, свіжовиготовлений розчин амоній сульфід, розчин барій хлорид 2н. Штативи для пробірок, пробірки, скляні палички, пробіркотримачі, спиртівка, термометр, лакмусовий папір, папір звичайний.

Теоретичний мінімум.

Сульфур – належить до р-елементів VІА-групи третього періоду. Будова зовнішньої оболонки атома 3s²3р⁴. Число неспарених електронів у атомі сульфуру може бути збільшено шляхом переходу s- і р-електронів на d-підрівень зовнішньої електронної оболонки. У зв'язку з цим, сульфур може проявляти валентність, яка дорівнює не лише ІІ, але також IV і VI.

Сульфур трапляється в природі як у вільному стані, так і в різних сполуках. Загальний вміст сульфуру в земній корі становить 0,1%. При звичайному тиску сірка утворює крихкі кристали жовтого кольору, плавкі при температурі 112,8⁰С.

Сірка нерозчинна у воді, досить добре розчиняється в органічних розчинниках. Утворює декілька алотропних модифікацій – ромбічну, моноклінну і пластичну. Типовий неметал, реагує з багатьма металами; наприклад, з міддю, залізом, цинком, сірка сполучається безпосередньо, утворюючи сульфіди. Сульфур взаємодіє майже зі всіма неметалами. Воднева сполука сульфуру - сірководень H₂S – безбарвний газ із характерним запахом білка, що гниє, горить блакитним полум'ям:

2H₂S + 3O₂ → 2H₂O + SO₂.

В умовах нестачі кисню і більш низькій температурі сірководень окиснюється тільки до вільної сірки.

Сірководень розчинимо у воді (один об'єм води розчиняє 2,5 об'єму сірководню). Розчин сірководню у воді називається сірководневою водою, це слабка двохосновна кислота, утворює два ряди солей – середні і кислі (натрій сульфід Na₂S і натрій гідрогенсульфід NaHS).

Сірководень – сильний відновник, оскільки сульфур, що входить до складу має ступінь окиснен-

ня -2:

H₂S + 4Cl₂ + 4 H₂O → H₂SO₄ + 8HCl.

Сульфур утворює два оксиди – SO₂ сульфур оксид(IV) і SO₃ сульфур оксид(VI).

Сульфур оксид(IV) (діоксид сірки) – безбарвний газ з різким запахом, добре розчиняється у воді, розчин діоксиду сірки у воді – сульфітна кислота H₂SO₃.

Сульфітна кислота утворює два ряди солей – сульфіти і гідрогенсульфіти, які застосовують в текстильній промисловості під час фарбування тканин.

Сульфітна кислота виявляє окисно-відновну двоїстість:

H₂SO₃ + Cl₂ + H₂O → H₂SO₄ + 2HCl;

H₂SO₃ + 2H₂S → 3S + 3H₂O.

Сульфур оксид (VI) (триоксид сірки) – безбарвна рідина густиною 1,92г/см³, з температурою кипіння 44,7⁰С і температурою кристалізації 16,8⁰С.

Триоксид сірки – ангідрид сульфатної кислоти, яка утворюється при взаємодії SO₃ з водою:

SO_3(рід) + H₂O_(рід) → H₂SO_4(рід).

Безводна сульфатна кислота – безбарвна масляниста рідина з температурою кристалізації 10,3⁰С, розчиняється у воді з виділенням великої кількості теплоти. Тому, щоб уникнути розбризкування розігрітого поверхневого шара розчину, треба вливати сульфатну кислоту у воду невеликими порціями.

Концентрована сульфатна кислота – сильний окисник, вона окиснює HI і HBr до вільних галогенів, вугілля – до С, сірку – до SO₂.

Схеми взаємодії сульфатної кислоти з металами наведені в таблицях 13.1 і 13.2.

Таблиця 13.1. - Взаємодія розбавленої сірчаної кислоти з металами

H2SO4(розб) (окисник Н+)
Активні	Середньої активності	Малоактивні
реагують	реагують, реагує і пасивується Рв	не реагують

Продуктом відновлення розбавленої сульфатної кислоти є газоподібний водень.

Таблиця 13.2 - Взаємодія концентрованої сірчаної кислоти з металами

H2SO4(конц) (окисник S+6)
Активні	Середньої активності			Малоактивні
реагують	реагують, реагують і пасивуються: Al, Fe		реагують: Cu, Hg	не реагують: Ag, Au, Ru, Os, Rh, Ir, Pt
Кислота відновлюється переважно до таких продуктів:
H2S	S	SO2		-

Сульфатна кислота – сильна двохосновна кислота, утворює два ряди солей: середні та кислі (наприклад, натрій сульфат Na₂SO₄ і натрій гідрогенсульфат NaHSO₄).