В каких химических реакциях сера проявляет восстановительные свойства

Характеристика элемента

16S1s22s22p63s23p4

Аr = 32,066

ЭО — 2,5

Изотопы: 32S (95,084 %); 34S (4,16 %); 33S и 36S (

Кларк в земной коре 0,05 % по массе. Формы нахождения:

1) самородная сера (свободная S);

2) S2- (H2S и сульфиды металлов);

3) S+6 (сульфаты Ва и Са);

4) в составе белков, витаминов.

Сера — типичный неметалл, р-элемент. Устойчивые С.О. в соединениях -2, +4, +6.

Отличительное свойство — способность образовывать прочные гомоатомные связи-S-S-S- что приводит к существованию линейных и циклических цепей.

Важнейшие S-содержащие вещества

Свободная сера

Аллотропные модификации серы: ромбическая — S8. Твердое кристаллическое вещество ли монно-желтого цвета; нерастворимо в воде, хорошо растворимо в сероуглероде, ацетоне, бензоле.

Моноклинная — S8. Существует при температуре около 950С. Отличается от ромбической взаимной ориентацией октаэдров в кристаллической решетке.

Пластическая. Длинные зигзагообразные цепи.

Получение серы

1. Извлечение самородной серы из ее месторождений

2. Переработка природных газов, содержащих H2S (окисление при недостатке О2).

3. В лаборатории серу получают взаимодействием SО2 и H2S в водном растворе:

SО2 + 2H2S = 3S↓ + 2H2О

Химические свойства серы

При обычной температуре твердофазная сера малореакционноспособна. Однако при нагревании, и особенно в расплавленном состоянии, сера ведет себя как очень химически активное вещество

Сера — окислитель:

S + 2e- = S2-

Для завершения октета на внешнем слое атомы серы принимают недостающие 2 электрона и в состоянии S2- образуют ионные и ковалентные связи с водородом, металлами и некоторыми неметаллами.

1) Сера непосредственно соединяется с большинством Me (кроме Pt, Au), образуя сульфиды. С некоторыми Me реакция протекает при обычной температуре, например:

S + Сu = CuS

S + 2Ag = Ag2S

S + Hg = HgS

С железом и многими другими Me сера реагирует при нагревании:

S + Fe = FeS

S + Н2 = H2S сероводород

2S + С = CS2 сероуглерод

3S + 2Р = P2S3 сульфид фосфора (III)

Сера — восстановитель:

S — 4e- = S+4; S — 6e- = S+6

В соединениях с более ЭО элементами атомы серы находятся в положительно заряженном состоянии.

Непосредственно сера не взаимодействует с азотом и йодом.

Практически важными являются реакции соединения серы с кислородом. При обычных условиях сера горит на воздухе, окисляясь кислородом до диоксида серы:

S + O2 = SO2

Высший оксид SO3 образуется при окислении серы или SO2 кислородом в присутствии катализаторов:

2S + 3O2 = 2SO3 триоксид серы (оксид серы (VI)).

Сера непосредственно соединяется с фтором (при обычной температуре) и с хлором (расплавленная сера):

S + 3F2 = SF6 гексафторид серы

2S + Cl2 = S2CI2 дитиодихлорид серы

S2Cl2 + Cl2 = 2SCI2 дихлорид серы

Сильные окислители (HNO3, H2SO4 конц., К2Сr2O7 и др.) окисляют свободную серу до SO2 или H2SO4:

S + 2HNO3(разб.) = H2SO4 + 2NO↑

S + 6HNO3(конц.) = H2SO4 + 6NO2↑ + 2Н2O

S + 2H2SO4(конц.) = 3SO2↑ + 2Н2O

S + К2Сr2O7 = Сr2O3 + K2SO4

Диспропорционирование серы в растворах щелочей

3S+ 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3 + 3Н2O

Сера принадлежит к числу веществ, известных человечеству испокон веков. Ещё древние греки и римляне нашли ей разнообразное применение. Куски самородной серы использовались для совершения обряда изгнания злых духов. Так, по легенде, Одиссей, возвратившись в родной дом после долгих странствий, первым делом велел окурить его серой. Много упоминаний об этом веществе встречается в Библии.

В Средние века сера занимала важное место в арсенале алхимиков. Как они считали, все металлы состоят из ртути и серы: чем меньше серы, тем благороднее металл. Практический интерес к этому веществу в Европе возрос в XIII – XIV вв., после появления пороха и огнестрельного оружия. Главным поставщиком серы была Италия.

Кристаллы природной серы

В наши дни сера используется как сырьё для производства серной кислоты, пороха, при вулканизации каучука, в органическом синтезе, а также для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Порошок серы применяют в медицине в качестве наружного дезинфицирующего средства.

Сера образует несколько аллотропных модификаций. Устойчивая при комнатной температуре ромбическая сера представляет собой жёлтый порошок, нерастворимый в воде. При кристаллизации из хлороформа CHCl3 или из сероуглерода CS2 она выделяется в виде прозрачных кристаллов октаэдрической формы. ромбическая сера состоит из циклических молекул S8, имеющих форму короны. При 113 оС она плавится, превращаясь в жёлтую легкоподвижную жидкость. При дальнейшем нагревании расплав загустевает, так как в нем образуются цепочки. А если нагреть серу до 445 оС, она закипает. Выливая кипящую серу  струйкой в холодную воду, можно получить пластическую серу – резиноподобную модификацию, состоящую из полимерных цепочек. При медленном охлаждении расплава образуются игольчатые кристаллы моноклинной серы (tпл = 119 оС). Подобно ромбической сере, эта модификация  состоит из молекул S8. При комнатной температуре пластическая и моноклинная сера неустойчивы и самопроизвольно превращаются в порошок ромбической серы.

Нахождение в природе

Минерал пирит

В природе сера находится как в свободном состоянии, так и в виде соединений. Важнейшие из них следующие: FeS2 – пирит; или железный (серный) колчедан, CuS – медный блеск, Ag2S – серебряный блеск, PbS – свинцовый блеск. Сера часто встречается в виде сульфатов: гипса – CaSO4 ∙2H2O; мирабилита, или глауберовой соли Na2SO4∙10H2O; горькой (английской) соли MgSO4 ∙ 7H2O и др. Сера входит в состав нефти, каменного угля, содержится в растительных и животных организмах (в составе белков).

Получение 

Кристаллизация серы в вулканическом озере

Серу, содержащуюся в свободном состоянии (в виде включений) в горных породах, выплавляют из них в специальных аппаратах – автоклавах.

В лабораторных условиях свободную серу можно получить, например, при сливании растворов сероводородной и сернистой кислот, при неполном сгорании сероводорода:

H2SO3 + 2H2S = 3S + 3H2O

2H2S + O2 = 2H2O + 2S

Химические свойства серы

Сера – типичный активный неметалл. Она реагирует с простыми и сложными веществами. В химических реакциях сера может быть как окислителем, так и восстановителем. Это зависит от окислительно-восстановительных свойств веществ, с которыми она реагирует. Сера проявляет свойства окислителя при взаимодействии с простыми веществами – восстановителями (металлами, водородом, некоторыми неметаллами имеющими меньшую ЭО). Восстановителем сера является по отношению к более сильным окислителям (кислороду, галогенам и кислотам – окислителям).

Взаимодействие серы с простыми веществами

Взаимодействие серы с цинком

Сера реагирует как окислитель:

а) с металлами:

2Na + S = Na2S

Mg + S = MgS

2Al + 3S = Al2S3

б) с углеродом:

C + 2S = CS2

в) с фосфором:

2P + 3S = P2S3

г) с водородом:

H2 + S = H2S

как восстановитель:

а) с кислородом:

S + O2 = SO2

б) с хлором:

S + Cl2 = SCl2

в) с фтором:

S + 3F2 = SF6

Взаимодействие серы со сложными веществами

Реакция серы с хлоратом натрия и хлоридом меди (II)

а) в воде сера не растворяется и даже не смачивается водой;

б) как восстановитель сера взаимодействует с кислотами-окислителями (HNO3, H2SO4) при нагревании:

S + 2H2SO4 = 3SO2↑ + 2H2O

S + 2HNO3 = H2SO4 + 2NO↑

S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O

в) проявляя свойства и окислителя, и восстановителя, сера вступает в реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления) с растворами щелочей при нагревании:

3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

              Сероводород и сероводородная кислота

Сера с водородом образует летучее соединение – сероводород H2S. Сероводород – это бесцветный газ с неприятным запахом тухлых яиц, ядовит. В природе сероводород образуется при гниении белковых веществ, содержится в воде минеральных источников. При комнатной температуре в одном объеме воды растворяется 2,5 объёма сероводорода.

Кислотно – основные свойства

Раствор сероводорода в воде – сероводородная вода – является слабой двухосновной кислотой. Сероводородная вода имеет все общие свойства кислот. Она реагирует с: а) основными оксидами, б) основаниями, в) солями, г) металлами:

а) H2S + CaO = CaS + H2O

б) H2S + NaOH = NaHS + H2O

в) CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4

г) Ca + H2S = CaS + H2↑

Качественной реакцией на сероводородную кислоту и ее растворимые соли (т.е. на сульфид-ион S2-) является взаимодействие их с растворимыми солями свинца. При этом выделяется осадок сульфида свинца (II) PbS черного цвета:

Na2S + Pb(NO3)2 = PbS↓ + 2NaNO3

Окислительно – восстановительные свойства

В окислительно – восстановительных реакциях как газообразный сероводород, так и сероводородная кислота проявляют сильные восстановительные свойства, так как атом серы в H2S имеет низшую степень окисления – 2, а поэтому может только окисляться. Он легко окисляется:

Горение сероводорода

а) кислородом воздуха:

2H2S + O2 = 2H2O + 2S           (при недостатке О2)

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O     ( в избытке О2)

б) бромной водой Br2:

H2S + Br2 = 2HBr + S↓

Бромная вода, имеющая желто-оранжевый цвет, при пропускании через нее сероводорода обесцвечивается;

в) раствором перманганата калия KMnO4:

5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5S↓ + 8H2O

При пропускании сероводорода через раствор перманганата калия происходит его обесцвечивание.

Сероводородная кислота окисляется не только сильными окислителями, такими как кислород, галогены, перманганат калия, но и более слабыми, например солями железа (III), сернистой кислотой и т.д.:

2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S↓ + 2HCl

H2SO3 + 2H2S = 3S↓ + 3H2O

Применение

Сероводородная вода издавна применялся в медицине для лечения ревматизма и кожных заболеваний. Сероводород является одним из компонентов минеральных вод.

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Сера» 
Сера.docx (50 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь