388

SO3(г) + Н2S(p) = Н2S2O3(p)

Тиосерная кислота слабая и при обычной температуре совсем неустойчива. При взаимодействии тиосульфатов с серной кислотой идет следующая реакция:

Na2S2O3(p) + H2SО4(р) = Na2SO4(p) + S(к) + SO2(г) + H2О(ж)

Оксид и соединения серы (IV) проявляют окислительные и восстановительные свойства. Наиболее легко они проявляют свойства восстановительные, например:

2KМnО4(p) + 3SO2(г) + 2H2О(ж) = 2МnО2(к) + K2SO4(p) + 2H2SО4(ж);

восстановитель

K2Cr2О7(p) + 3K2SO3(p) + 4H2SО4(p) = Cr2(SО4)3(p) + 4K2SО4(p) + 4H2О(ж) ;

восстановитель

2 H2S(p) + SO2(г) = 3S(к) + 2H2О(ж)

окислитель

SеO2 легко растворяется в воде и образует селенистую кислоту. ТеO2 фактически нерастворим в воде, но растворим в сильных основаниях с образованием теллуритов, дителлуритов и различных полителлуритов.

Селенистая кислота и ее соли – умеренно сильные окислители:

и способны окислять SO2 , НI, H2S и т.д.

Оксид серы (VI) реагирует с парами воды, при этом образуются капли кислоты, которые плохо конденсируются и слабо поглощаются, проходя через слой воды. При производстве серной кислоты их поглощают концентрированной серной кислотой. Продуктом поглощения становится пиросерная кислота H2S2О7. Она легко разлагается под действием воды:

H2S2О7 (p) + H2О (ж) = 2 H2SО4 (p),

и образуется концентрированная серная кислота.

91

Серная кислота – сильная двухосновная кислота ( Kд׳ = 1·103, Kд׳׳ = 1,2·10 –2). Она образует соли – сульфаты и гидросульфаты.

Большинство из них растворимы в воде, за исключением сульфатов группы Са – Ra и нескольких других двухзарядных катионов. Многие сульфаты имеют склонность к образованию двойных солей, на-

пример: KАl(SО4)2, (NH4)2Fe(SО4)2 и др.

При нагревании гидросульфаты выделяют воду и превращаются в дисульфаты:

+1 +1

Mе HSО4 (к) → Mе 2S2О7 + H2О

Т

Концентрированная H2SО4 является сильным окислителем. Продуктами восстановления могут быть SO2, S, H2S. Это зависит от вида восстановителей, например металлов разной активности, и температуры, при которой протекает реакция:

Т

Zn(к) + 2H2SО4(конц.) = ZnSО4(р) + SO2(г) + 2 H2О(ж);

Т

3Zn(к) + 4H2SО4 (конц.) = 3ZnSО4(р) + S(к) + 4H2О(ж);

Т

4Zn(к) + 5H2SО4 (конц.) = 4ZnSО4(р) + H2S(г) + 4 H2О(ж)

Концентрированная серная кислота обычно энергично взаимодействует с органическими материалами, она обугливает большинство углеводов.

Селеновую кислоту H2SеО4 и ее соли получают взаимодействием селенитов с сильными окислителями. H2SеО4 очень похожа на серную кислоту.

Теллуровая кислота совершенно непохожа на серную и селеновую, ее состав характеризуется формулой ТеO3·n H2О, она существует в кристаллах.

По сравнению с серной и селеновой кислотами теллуровая кислота очень слабая ( Kд׳ = 6·10–7).

Соли селеновой кислоты (селенаты) во многих отношениях аналогичны сульфатам, например своей растворимостью и кристаллическими формами. Они также образуют двойные соли, подобные

92

квасцам. При нагревании селенаты менее устойчивы, чем сульфаты. Они довольно легко отщепляют кислород и вспыхивают при нагревании на угле, выделяя свободный селен.

Теллуровая кислота образует соли – теллураты. В большинстве случаев не все атомы водорода теллуровой кислоты замещаются металлом.

Сера (VI) образует пероксокислоты, производные серной кислоты: пероксомоносерную H2SО5 и пероксодисерную H2S2О8.

Обе кислоты и их соли, например пероксодисульфат аммония (NH4)2S2О8, пероксодисульфат калия K2S2О8, являются очень сильными окислителями.

Если кислота содержит в своем составе цепочку атомов серы –S–S– , то ее относят к группе политионовых кислот, общая форму-

ла которых H2(O3S – Sх – SO3), где х = 0…12.

Структуру политионовых кислот можно представить в виде схемы:

ОO

||||

НО – S – (S)х – S – OH

|| ||

ОO

H2S2SхО6 (H2SnО6)

Политионовые кислоты неустойчивы и медленно разлагаются в водных растворах. Политионаты металлов в сухом состоянии устойчивы.

Пероксокислоты, содержащие селен и теллур, не известны.

93

Индивидуальные лабораторные работы

При выполнении лабораторных работ и решении расчетных задач используйте прил. 3, 4.

Вариант 1

Соединения серы (– 2)

1.В пробирку поместите несколько кусочков сульфида алюминия

иприлейте 3–5 мл воды. Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой. Наблюдайте выделение сероводорода. Через 20–30 с после начала реакции, когда будет выделяться сероводород без примеси воздуха, зажгите газ у отверстия газоотводной трубки. Наблюдайте горение сероводорода. Погасите пламя и опустите газоотводную трубку впробирку с сульфитом натрия. Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций.

2.Растворите несколько кристаллов сульфида натрия в воде. Определите рН раствора. Рассчитайте рН 1 М раствора сульфида натрия. Сравните расчетные и экспериментальные значения рН.

3.В две пробирки налейте раствор хлорида сурьмы (III). В одну пробирку добавьте раствор сероводородной кислоты, в другую – раствор сульфида натрия. Что наблюдаете? Проверьте действие разбавленной серной кислоты на сульфид сурьмы (III). Запишите наблюдения. Составьте уравнения реакций.

4.Повторите опыт 3, заменив хлорид сурьмы (III) солью марганца (II). Что наблюдаете? Выпишите величины ПР сульфидов сурьмы (III) и марганца (II). Рассчитайте растворимость сульфидов сурьмы (III) и марганца (II) (г/л и моль/л).

Предложите методику разделения ионов сурьмы и марганца.

Соединения серы (+4)

5.В две пробирки налейте по 2–3 мл раствора сульфита натрия

идобавьте в первую пробирку подкисленный серной кислотой раствор дихромата калия, во вторую подкисленный уксусной кислотой раствор сульфида натрия. Что наблюдаете в каждой пробирке? Со-

94

ставьте уравнения реакций. Рассчитайте ЭДС и Kр реакций. Сделайте вывод о свойствах соединений серы в степени окисления +4. Какие свойства сульфита натрия (окислительные или восстановительные) проявляются в большей степени?

Соединения серы (+6)

6.На кусочек ткани нанесите стеклянной палочкой немного концентрированной серной кислоты, через некоторое время испытайте тканьнапрочность. Чтонаблюдаете? Дайтеэтому объяснение.

7.В пробирку налейте 2–3 мл воды и осторожно добавьте равный объем концентрированной серной кислоты. Изменяется ли температура раствора? Дайте объяснение наблюдаемому явлению.

8.В пробирку с кристаллами CuSO4 5H2O прилейте 1–2 мл концентрированной серной кислоты. Что наблюдаете? Объясните наблюдаемое явление.

9.Испытайте действие разбавленной и концентрированной серной кислоты на магний при комнатной температуре и нагревании. Составьте возможные уравнения реакций.

Вычислите объем 20%-ного раствора серной кислоты, необходимый для растворения 6 г магния.

Свойства пероксосульфата аммония

10. В пробирку налейте 2–3 мл раствора сульфида натрия и добавьте подкисленный раствор пероксосульфата аммония. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

В заключение отчета сделайте выводы:

а) об изменении кислотных свойств в рядах:

H2S – H2Se – H2Тe;

H2SO3 – H2SO4;

б) об изменении устойчивости и окислительно-восстанови- тельных свойств в рядах:

H2S – H2Se – H2Тe;

95

H2S – H2SO3 – H2SO4.

Объясните причину изменения кислотно-основных и окисли- тельно-восстановительных свойств в этих рядах.

Вариант 2

Соединения серы (– 2)

1. В пробирку положите несколько кусочков пирита (FeS2)

иприлейте концентрированную соляную кислоту. Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой. Наблюдайте выделение сероводорода. Через 20–30 с после начала реакции, когда будет вы-

деляться H2S без примеси воздуха, зажгите газ у отверстия трубки. Наблюдайте горение сероводорода. Погасите пламя и опустите газоотводную трубку в пробирку с дихроматом калия. Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций.

2.В пробирку с сероводородной водой добавьте немного порошка магния. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции взаимодействия магния с сероводородной водой. Образующийся

вопыте сульфид магния подвергается полному гидролизу.

3.В две пробирки налейте раствор нитрата висмута (III). В одну пробирку добавьте сероводородную воду, в другую – раствор сульфида натрия. Что наблюдаете? Проверьте действие соляной кислоты на сульфид висмута (III). Запишите наблюдения. Составьте уравнения реакций.

4.Повторите опыт 3, заменив нитрат висмута (III) солью цинка. Что наблюдаете? Выпишите величины ПР сульфидов висмута (III)

ицинка. Рассчитайте растворимость Bi2S3 и ZnS (моль/л и г/л). Предложите методику разделения ионов висмута (III) и цинка.

Соединения серы (+4)

5.В две пробирки налейте по 2–3 мл раствора сульфита натрия

идобавьте в первую пробирку подкисленный уксусной кислотой раствор сульфида натрия, во вторую – раствор бромной воды. Что наблюдаете в каждой пробирке? Составьте уравнения реакций.

96

Рассчитайте ЭДС и Kр реакций. Сделайте вывод о свойствах соединений серы в степени окисления +4. Какие свойства сульфита натрия (окислительные или восстановительные) проявляются в большей степени?

Соединения серы (+6)

6.На листе бумаги напишите стеклянной палочкой, смоченной концентрированной серной кислотой, слово. Слегка подсушите лист бумаги над пламенем спиртовки. Что наблюдаете? Сделайте вывод.

7.В пробирку налейте 2–3 мл воды и осторожно добавьте 1–2 мл концентрированной серной кислоты. Что наблюдаете? Дайте объяснение.

8.В пробирку с кристаллами NiSO4 7H2O прилейте 1–2 мл концентрированной серной кислоты. Что наблюдаете? Объясните наблюдаемое явление.

9.Испытайте действие разбавленной и концентрированной серной кислоты на цинк при комнатной температуре и при нагревании. Что наблюдаете? Составьте возможные уравнения реакций.

Вычислите объем 0,5 М раствора серной кислоты, необходимый для растворения 6,5 г цинка.

Свойства пероксосульфата аммония

10. Испытайте действие пероксосульфата аммония на раствор сульфата титана (III) при рН < 7. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

В заключение отчета сделайте выводы:

а) об изменении кислотных свойств в рядах:

H2S – H2Se – H2Тe;

H2SO3 – H2SO4.

Для подтверждения изменения кислотных свойств H2SO3 иH2SO4 определите концентрацию ионов водорода и рН в 0,01 М растворе H2SO3 и 0,005 М растворе H2SO4 (концентрацию ионов водорода в растворе H2SO3 считать по I стадии диссоциации);

97

б) об изменении устойчивости и окислительно-восстанови- тельных свойств в рядах:

H2S – H2Se – H2Тe;

H2SO3 – H2SO4.

Объясните причину изменения кислотно-основных и окисли- тельно-восстановительных свойств в этих рядах.

Вариант 3

Соединения серы (– 2)

1.В пробирку налейте 2–3 мл раствора сероводородной кислоты и определите рН раствора. Составьте уравнение электролитической диссоциации кислоты.

2.В пробирку налейте 1–2 мл раствора сероводородной кислоты и добавьте несколько капель йодной воды. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

3.В две пробирки налейте раствор соли Мора (NH4)2Fe(SO4)2

идобавьте в одну пробирку сероводородной воды, а в другую – раствор сульфида натрия. Что наблюдаете? Проверьте действие соляной кислоты на сульфид железа (II). Запишите наблюдения. Составьте уравнения реакций.

4.Повторите опыт 3, заменив соль Мора нитратом свинца (II). Что наблюдаете? Выпишите величины ПР сульфидов железа (II)

и свинца (II). Рассчитайте растворимость сульфидов железа (II) и свинца (II) (моль/л и г/л).

Предложите методику разделения ионов железа(II) и свинца(II).

Соединения серы (+4)

5.Растворите в 20 мл воды 0,25–0,4 г сульфита натрия. Определите рН раствора. Составьте уравнение реакции гидролиза сульфита натрия. Рассчитайте рН раствора сульфита натрия, содержащего

в100 мл раствора 1,26 г сульфита натрия.

6.В две пробирки налейте по 2–3 мл раствора сульфита натрия и добавьте в первую пробирку подкисленный раствор иодата калия,

98

во вторую – подкисленный раствор иодида калия. Что наблюдаете в каждой пробирке? Составьте уравнения реакций. Рассчитайте ЭДС и Kр реакций. Какие свойства сульфита натрия (окислительные или восстановительные) проявляются в большей степени?

Соединения серы (+6)

7.В химический стакан на 100 мл поместите 2–3 г сахарозы. Прилейте 1–2 мл концентрированной серной кислоты. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

8.Испытайте действие разбавленной и концентрированной серной кислоты на алюминий при комнатной температуре и при нагревании.

Вычислите, какой объем 10%-ного раствора серной кислоты необходимо взять для растворения 2,7 г алюминия.

9.К насыщенному раствору иодида калия добавьте несколько капель концентрированной серной кислоты (тяга!). Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

Свойства пероксосульфата аммония

10.В пробирку налейте 1–2 мл раствора сульфида аммония

идобавьте раствор пероксосульфата аммония. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

В заключение отчета сделайте выводы:

а) об изменении кислотных свойств в рядах:

H2S – H2Se – H2Тe;

H2SO3 – H2SO4;

б) об изменении устойчивости и окислительно-восстанови- тельных свойств в рядах:

H2S – H2Se – H2Тe;

H2SO3 – H2SO4.

Объясните причину изменения кислотно-основных и окисли- тельно-восстановительных свойств в этих рядах.

99

Вариант 4

Соединения серы (– 2)

1.В пробирку поместите несколько кусочков сульфида алюминия и прилейте 2–3 мл воды. Пробирку быстро закройте пробкой

сгазоотводной трубкой. Наблюдайте выделение сероводорода. Через 20–30 с после начала реакции, когда будет выделяться сероводород без примеси воздуха, зажгите газ у отверстия газоотводной трубки. Наблюдайте горение сероводорода. Погасите пламя и опустите газоотводную трубку в пробирку с хлоридом железа (III). Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций.

2.В пробирку налейте 1–2 мл раствора соли цинка, добавьте 1–2 капли 6 н. соляной кислоты, а затем сероводородную воду. Происходит ли образование сульфида цинка? К полученному раствору добавьте раствор ацетата натрия. Что наблюдаете? Какова роль ацетата натрия? Составьте уравнения реакций.

3.В пробирку налейте 1–2 мл раствора соли меди (II), добавьте 1 мл разбавленной соляной кислоты, а затем сероводородной воды. Что наблюдаете? Почему кислая среда не препятствует образованию сульфида меди? Составьте уравнения реакций. Выпишите значение ПР сульфидов цинка и меди. Каким образом, используя различную растворимость сульфидов в кислотах, разделить сульфид меди и сульфид цинка?

Рассчитайте растворимости (моль/л и г/л) сульфидов цинка

имеди. Предложите метод разделения ионов цинка и меди.

4.В пробирку налейте 1–2 мл раствора сульфата железа (III), добавьте разбавленной серной кислоты и раствор сульфида натрия. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции. Сделайте вывод о свойствах соединений серы со степенью окисления –2.

Соединения серы (+4)

5. В пробирку с газоотводной трубкой налейте 2–3 мл раствора тиосульфата натрия и добавьте 1–2 мл 6 н. серной кислоты (тяга!). Что наблюдаете? Дайте объяснение. Составьте уравнения реакций. Образующийся газ пропустите в пробирку с водой. Определите рН раствора. Составьте уравнения реакций. Рассчитайте рН 0,01 М раствора сернистой кислоты.

100