Сера и ее соединения

Тема 5 : Сера и её соединения

Общие сведения о сере

• Химический символ: S
• Порядковый номер: 16
• Атомная масса: 32
• Положение в ПСХЭ: VI группа (16 группа), главная подгруппа.
• Электронная конфигурация: $1s^2$ $2s^2$ $2p^6$ $3s^2$ $3p^4$
• Степени окисления: –2, +2, +4, +6
• Аллотропия: ромбическая ($S_8$), моноклинная, пластическая сера.

Физические свойства

• Жёлтое твёрдое вещество.
• Плохо растворима в воде, растворяется в $CS_2$.
• tпл ≈ 119 °C, tкип ≈ 445 °C.

Химические свойства

1. Сера — окислитель (при взаимодействии с металлами):

$Fe + S \to FeS$

2. Сера — восстановитель (с кислородом):

$S + O_2 \to SO_2$

3. С водородом:

$H_2 + S \xrightarrow{t} H_2S$

Соединения серы

Водородное соединение: $H_2S$

• Газ с запахом тухлых яиц.
• Очень ядовит.
• Химические свойства: слабая кислота.

$H_2S + NaOH \to NaHS + H_2O$

$H_2S + 2NaOH \to Na_2S + 2H_2O$

• В водном растворе диссоциирует:

$H_2S ⇌ H^+ + HS^-$

Реакция с солями тяжёлых металлов:

$H_2S + CuSO_4 \to CuS↓ + H_2SO_4$

(чёрный осадок — качественная реакция на $H_2S$).

Оксиды серы

• $SO_2$ (диоксид серы)

• Бесцветный газ с резким запахом.

• Сильный восстановитель и окислитель.

$SO_2 + H_2O \to H_2SO_3$

$2H_2S + SO_2 \to 3S + 2H_2O$

• $SO_3$ (триоксид серы)

• Реагирует с водой:

$SO_3 + H_2O \to H_2SO_4$

Кислоты серы

• $H_2SO_3$ (сернистая кислота) — слабая, нестойкая, только в растворе.

$SO_2 + H_2O ⇌ H_2SO_3$

• $H_2SO_4$ (серная кислота)

• Сильная двухосновная кислота.

• В концентрированном виде — сильный окислитель.

Реакции:

1. Кислотные свойства:

$H_2SO_4 + 2NaOH \to Na_2SO_4 + 2H_2O$

2. Окислительные свойства (конц. $H_2SO_4$):

$Cu + 2H_2SO_4(конц.) \to CuSO_4 + SO_2↑ + 2H_2O$

3. С углеродом:

$C + 2H_2SO_4(конц.) \to CO_2 + 2SO_2↑ + 2H_2O$

Соли серы

• Сульфиды ($S^2$⁻): $Na_2S$, FeS.
• Сульфиты ($SO_3^2$⁻): $Na_2SO_3$.
• Сульфаты ($SO_4^2$⁻): $Na_2SO_4$, $CaSO_4$.

Получение серы и её соединений

• Сера: из природных месторождений (самородная).
• $SO_2$:

$S + O_2 \to SO_2$

$2Cu + O_2 \to 2CuO, \quad CuO + H_2SO_4 \to CuSO_4 + H_2O$

• $H_2SO_4$ (контактный способ):

$S + O_2 \to SO_2$

$2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5, t} 2SO_3$

$SO_3 + H_2O \to H_2SO_4$

Применение

• Сера: производство серной кислоты, вулканизация резины.
• $H_2S$: аналитическая химия (качественный реагент).
• $SO_2$: отбеливатель, консервант.
• $H_2SO_4$: производство удобрений, красителей, аккумуляторов.

Важные реакции для ОРТ

1. Fe + S → FeS
2. S + $O_2$ → $SO_2$
3. $SO_2$ + $H_2O$ → $H_2SO_3$
4. $SO_3$ + $H_2O$ → $H_2SO_4$
5. Cu + $H_2SO_4$(конц.) → $CuSO_4$ + $SO_2$↑ + $H_2O$