Лабораторная работа 25 Сера

Цель работы: изучить химические свойства серы и ее соединений.

Задание: исследовать поведение серы при различных температурах; получить сероводород и убедиться на опытах, что он проявляет восстановительные свойства; что сульфиды могутбыть только восстановителями, а сульфиты – и восстановителями и окислителями; что концентрированная серная кислота является сильнейшим окислителем. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу.

Теоретическое введение

Сера находится в главной подгруппе VI группы. Атом серы на внешнем уровне имеет 6 электронов (3s²3p⁴). В своих соединениях сера проявляет степени окисления −2, +4, +6 и редко +2.

Сера существует в нескольких аллотропных модификациях. При обычной температуре устойчива ромбическая сера. При 96 ^оС ромбическая сера переходит в моноклинную. Кристаллы ромбической и моноклинной серы состоят из кольцевых молекул S₈ и отличаются друг от друга взаимной ориентацией колец. Моноклинная сера плавится при 119 °С, превращаясь в янтарно-желтую легкоподвижную жидкость. Около 160 °С кольца молекул S₈ разрываются, образуя бесконечные опирали S_∞, жидкость темнеет и при 200 °С становится темно-коричневой и вязкой, как смола. Дальнейшее нагревание приводит к разрыву и укорачиванию спиральных молекул серы и вязкость жидкой серы уменьшается. При 445 ^оС сера закипает, образуя оранжево-желтые пары, состоящие из молекул S₈ , S₆ , S₄ , S₂. При выливании кипящей серы в холодную воду образуется пластическая сера, которая постепенно переходит в ромбическую.

Сера – достаточно активный неметалл. При нагревании она окисляет многие простые вещества, но и сама довольно легко окисляется кислородом и галогенами. С водой и разбавленными кислотами сера не реагирует. При нагревании взаимодействует с растворами щелочей:

3S +6KOH = K₂SO₃ + 2K₂S + 3H₂O

Водородное соединение серы – сероводород Н₂S , ядовитый газ с неприятным запахом. Растворяясь в воде, образует слабую сероводородную кислоту. Соли ее называют сульфидами. Сероводород и сульфиды обладают восстановительными свойствами.

В лаборатории сероводород получают действием кислот на сульфид железа. Сероводород горит на воздухе голубоватым пламенем, образуя SО₂ и Н₂О. При недостатке кислорода он переходит в свободную серу.

Из соединений серы со степенью окисления +4 наибольшее значение имеет диоксид серы (IV). SO₂ (сернистый газ) – бесцветный газ с характерным запахом, ядовит, химически активен. SO₂ хорошо растворим в воде, при этом частично происходит реакция с водой и образуется сернистая кислота. Н₂SO₃ неустойчива, в свободном состоянии не выделена, относится к кислотам средней силы. Сернистая кислота и ее соли (сульфиты) обладают окислительными и восстановительными свойствами, причем последние выражены сильнее.

Из соединений серы со степенью окисления +6 наибольшее значение имеет серная кислота – H₂SO₄. Это сильная кислота, с водой смешивается в любых соотношениях с выделением большого количества теплоты за счет образования гидратов. Легко поглощает пары воды из воздуха, отщепляет воду от многих органических веществ (клетчатка, сахар и др.), обугливая их.

Концентрированная H₂SO₄ – сильный окислитель. Неметаллы окисляются ею до своих оксидов, а сама серная кислота восстанавливается в SО₂. Взаимодействие H₂SО₄ с металлами протекает различно в зависимости от ее концентрации и активности металла.