Л ______________ (число, місяць) абораторна робота № 8

Тема: Відновні властивості сірководню. Виявлення сульфат-йонів.

Мета заняття: експериментально добути сірководень та дослідити його відновні властивості; навчитися проводити якісні реакції на сульфат-йон.

Досліди:

1. Одержання сірководню та вивчення його відновних властивостей.

2. Визначення сульфат-йонів.

Прилади та матеріали:

Реактиви:

бромна вода /Br₂/, сульфатна кислота /Н₂SO₄/, хлоридна кислота /HCl/,

натрій сульфат /Na₂SO₄/, натрій нітрат /NaNO₃/, ферум (ІІ) сульфід /FeS/,

плюмбум (ІІ) нітрат /Pb(NO₃)/, барій хлорид /BaCl₂/.

Обладнання:

штатив з пробірками, пробірка з газовідвідною трубкою.

 Теоретичне обґрунтування теми

Сульфур — неметалевий р-елемент шостої групи головної підгрупи.

В хімічних сполу­ках атом Сульфуру виявляє найбільш стійкі ступені окиснення: -2 (у ре­акціях з металами, воднем і менш активними неметалами), +4, +6 (у реакціях з більш активними неметалами).

Сірка – тверда, крихка речовина жовтого кольору, практично не розчиняється у воді, але добре розчиняється в сірковуглеці СS_2. Хімічно досить активна, при підвищених температурах взаємодіє з усіма простими речовинами, крім азоту, золота, платини та інертних газів.

З воднем утворює дигідроген сульфід Н₂S (сірководень): безбарвний газ з запахом тухлих яєць, дуже отруйний, розчинний у воді, сильний відновник.

В лабораторії його одержують реакцією обміну:

FеS + 2НСl → FеСl₂ + Н₂S↑.

При сильному нагріванні дигідроген сульфід розкладається:

Н₂S ^t0C→ Н₂ + S.

При надлишку кисню Н₂S згоряє з утворенням SО₂, а при недостатній кількості кисню виділяється сірка:

2Н₂S + 3О₂ → 2SО₂ + 2Н₂О; 2Н₂S + О₂ → 2S + 2Н₂О;

Водний розчин сірководню є слабкою двохосновною сульфідною кислотою Н₂S.

При горінні сірки на повітрі або в кисні утворюються кислотні оксиди - SО₂ і частково SО₃:

S + О₂ → SО₂↑; 2SО₂ + О₂ →2SО₃↑.

При розчи­ненні SО₂ і SО₃ у воді утворюються відповідно сульфітна (сірчиста) Н₂SО₃ і сульфатна (сірчана) Н₂SО₄ кислоти:

SО₂ + Н₂О → Н₂SО₃; SО₃ + Н₂О → Н₂SО₄.

Із сполук Сульфуру найбільш широко використовується сульфатна кислота.

Н₂SО₄ – двохосновна кислота, утворює два типи солей: середні (сульфати - Nа₂SО₄) і кислі (гід­рогенсульфати - NаНSО₄).

Хіміч­ні властивості сульфатної кислоти багато в чому залежать від її концентрації. Розведена виявляє властивості сильних кислот: змінює колір індикаторів, взаємодіє оксидами металів, гідроксидами, солями, металами, розміщеними в електрохімічному ряду напруг до водню з виділенням водню.

Концентрована Н₂SО₄ за хімічними властивостями відрізняється від розведеної. Вона не дисоціює на йони, за кімнатної температури не взаємодіє з деякими металами. Це дозволяє перевозити кислоту (≥75%) у сталевих цистернах. Під час нагрівання діє майже на всі метали до Ag включно (крім Рt, Au та деяких інших). Водень у цьому випадку не виділяється, а утворюються продукти відновлення S⁺⁶: H₂S, SO₂, S, а також сіль і вода. Продукти залежать від активності металу і умов реакції (температури, концентрації Н₂SO₄):

Таблиця 4 Взаємодія сульфатної кислоти (Н₂SO₄) з металами

Концентрація кислоти	Метали (в електрохімічному ряді напруг)	Продукти взаємодії
Розведена	зліва від Гідрогену	Me2(SO4)x +H2↑
	справа від Гідрогену	не взаємодіє
Концентрована	Fe, Cr, Al, Pt, Au	не взаємодіє
	зліва від Гідрогену	Me2(SO4)x + H2S↑ (S, SO2↑) + H2O
	справа від Гідрогену	Me2(SO4)x + SO2↑ + H2O

Концентрована сульфатна кислота при нагріванні відновлюється і неметалами, наприклад, сіркою і вуглецем:

2Н₂SО_4(конц) + С → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

2Н₂SО_4(конц.) + S → 3SO₂ + 2H₂O

Одержують сульфатну кислоту найчастіше контактним методом, сировиною при цьому є пірит /FеS₂/, або природна сірка /S/:

4FеS₂ + 11О₂ →2 Fе₂О₃ + 8SО₂↑

2SО₂ + О₂ ^{V2O5, tС}→ 2SО₃↑.

2 SО₃ + Н₂SО_4(конц) → Н₂SО₄·SO₃

_олеум

Більшість солей сульфатної кислоти добре розчи­няються у воді. Малорозчинними є солі СаSО₄ і Ag₂SO₄, а практично нерозчинними - ВаSО₄ і РbSО₄ (ВаSО₄ не роз­чиняється ні у воді, ні в кислотах).

Утворення осаду барій сульфату дає змогу використовувати будь-яку розчинну сіль барію і плюмбуму, як реагенти на сульфатну кислоту та її солі (якісна реакція на сульфат-йон):

Nа₂S0₄ + ВаС1₂ → 2NаС1+ВаSО₄ ↓ білий осад

Н₂SО₄ + Рb(NO₃)₂ → 2НNO₃ + РbSО₄↓ білий осад