Получение серы в лаборатории кратко

Обновлено: 08.07.2024

Знать: план изучения подгруппы элементов и отдельных веществ; аллотропные модификации кислорода и серы; физические и химические свойства, получение и применение кислорода, серы, воды, оксидов серы(IV) и серы(VI), cерной кислоты, сульфатов; качественные реакции на сульфат- и сульфид-ионы; химические реакции, лежащие в основе производства серной кислоты; общие научные принципы химического производства.
Уметь: давать характеристику подгруппе элементов; предсказывать свойства веществ по их строению; рассматривать в сравнении аллотропные модификации; записывать уравнения реакций, характеризующие свойства кислорода, серы и их соединений; рассматривать химические свойства веществ с точки зрения окислительно-восстановительных и ионных представлений; на основе знаний о скорости химических реакций и химическом равновесии обосновывать выбор условий течения реакций, лежащих в основе производства серной кислоты; определять на практике сульфат- и сульфид-ионы; решать расчетные задачи на все ранее изученные типы.
Основные понятия: аллотропия, аллотропные модификации (видоизменения), водородная связь, сернистый ангидрид, серный ангидрид, комплексное использование сырья.

Контрольные вопросы

1. Каково строение атома серы?
2. Каковы возможные степени окисления серы в соединениях?
3. Назовите важнейшие минералы серы.
4. Где в природе встречается сера?
5. Как получают серу в промышленности?
6. Каковы физические свойства серы?
7. Какие аллотропные формы серы вам известны?
8. В какие реакции может вступать сера? Напишите уравнения реакций.
9. Где применяется сера?
10. Каковы физические свойства сероводорода?
11. Как расположены атомы в молекуле сероводорода, какого типа связь между ними и каковы их степени окисления?
12. Как получают сероводород? Приведите не менее двух уравнений реакций получения H2S.
13. Почему сероводород является сильным восстановителем?
14. Как происходит полное и неполное окисление сероводорода? Составьте уравнения соответствующих реакций.
15. Что образуется при растворении сероводорода в воде?
16. Какие реакции без изменения степени окисления серы S возможны для сероводорода? Напишите уравнения таких реакций.
17. Как распознать сульфиды? Где они применяются?
18. Какие оксиды образует сера? Каковы степени окисления серы в них?
19. Как можно получить диоксид серы? Назовите не менее трех способов получения SO2.
20. Почему диоксид серы может быть и окислителем, и восстановителем?
21. Какие реакции возможны для диоксида серы? Напишите уравнения реакций восстановления и окисления SO2.
22. Где применяется диоксид cеры?
23. Что образуется при растворении диоксида серы в воде?
24. Что вы знаете о сернистой кислоте?
25. Как можно получить триоксид серы? Напишите уравнение реакции.
26. Что образуется при растворении триоксида серы в воде?
27. Что такое олеум?
28. Каковы физические свойства серной кислоты?
29. Как правильно растворять концентрированную серную кислоту в воде?
30. Как в промышленности получают серную кислоту?
31. Каковы химические свойства разбавленной серной кислоты? Напишите уравнения реакций замещения и обмена с участием H2SO4 (разб.).
32. Какая качественная реакция на сульфат-ион? Составьте уравнения реакций в молекулярном и сокращенном ионном видах.
33. Почему концентрированная серная кислота является сильным окислителем?
34. Каковы особые свойства концентрированной серной кислоты?
35. Как концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами?
36. Где применяются серная кислота и ее соли?

4.1. Некоторые соединения кислорода и серы,
их свойства

4.1.1. Лабораторные способы получения кислорода

В лаборатории кислород получают разложением перманганата калия. В сухую пробирку насыпают перманганат калия, герметично закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Далее нагревают пламенем спиртовки сначала всю пробирку, а потом только ту ее часть, где находится перманганат калия. Конец газоотводной трубки опускают до дна банки или цилиндра. Присутствие кислорода проверяют с помощью тлеющей лучинки (рис. 1).

Рис. 1.
Лабораторная установка
для получения кислорода

4.1.2. Пероксид водорода

Соли, соответствующие пероксиду водорода, – пероксиды:

4.1.3. Cоединения серы в степени окисления +4

Окислители и восстановители: SO2 и Na2SO3.

Установка для получения диоксида серы состоит из колбы, пробки с газоотводной трубкой, пробирки-сборника, штатива и горелки. В колбу помещают сульфит натрия и заливают раствором серной кислоты. Далее колбу закрепляют в штативе и нагревают, сернистый газ будет поступать в пробирку-сборник с водой (рис. 2). (Сернистый газ ядовит, и его необходимо нейтрализовать.)

Рис. 2.
Получение диоксида серы
в лаборатории

4.1.4. Свойства концентрированной серной кислоты

Концентрированная серная кислота реагирует даже с металлами, расположенными в ряду напряжений правее Н с выделением SO2:

C активными металлами кислота H2SO4 (конц.) восстанавливается до S, H2S и SO2:

На холоду Н2SO4 (конц.) пассивирует металлы Fe, Al, Cr.
Кислота Н2SO4 (конц.) не действует на Au, Pt даже при нагревании.
Реакции серной кислоты с неметаллами:

Рис. 3.
Приготовление раствора
серной кислоты

4.1.5. Свойства сероводорода

Разложение при нагревании:

Горение полное (избыток О2):

Горение неполное (недостаток О2):

Взаимодействие с галогенами:

Окисление азотной кислотой:

Взаимодействие со слабыми окислителями:

Установка для получения сероводорода состоит из штатива с закрепленной пробиркой, резиновой пробки с отверстием и стеклянной трубки. В пробирку помещают сульфид железа(II) и доливают разбавленную хлороводородную кислоту, пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Сероводород будет выделяться по трубке (рис. 4).

Рис. 4.
Получение сероводорода
в лаборатории

Правило смешивания: массы смешиваемых растворов m1 и m2 обратно пропорциональны разностям массовых долей:

где 1 и 2 – массовые доли веществ в смешиваемых растворах,

3 – массовая доля вещества в смеси, причем 1 > 3 > 2.

Для облегчения использования этого правила можно применять правило креста, или квадрат Пирсона:

В точке пересечения двух прямых помещают массовую долю вещества в смеси 3. У концов этих прямых слева от точки пересечения указывают массовые доли 1 и 2, а справа – разности массовых долей вещества в смеси и смешиваемых растворах: 3 – 2 и 1 –3.

Задача 1. Определите массы исходных растворов с массовыми долями серной кислоты 60% и 7,5%, если при их смешивании образовался раствор массой 350 г с массовой долей серной кислоты 15%.

Решение

Обозначим через m1 массу исходного раствора с 1 = 60% и через m2 массу раствора с 2 = 7,5%. Воспользуемся правилом креста:

Задача 2. В раствор, содержащий 15,9 г смеси сульфатов калия и магния, прибавили избыток хлорида бария. В результате образовалось 25,63 г сульфата бария. Определите массовые доли сульфата калия и сульфата магния в исходной смеси.

Решение

1. Запишем уравнения реакций:

2. Вычислим массы компонентов смеси.

Согласно условию задачи х + y = 15,9 г и a + b = 25,63 г.

Составим систему уравнений и решим ее:

3. Вычислим массовые доли солей в исходной смеси:

(К2SO4) = 8,74/15,9 = 0,55, или 55%,
(MgSO4) = 1 – 0,55 = 0,45, или 45%.

Задача 3. Железная пластинка массой 18 г опущена в раствор сульфата меди(II). Когда она покрылась медью, ее масса стала равной 20 г. Какая масса железа перешла в раствор?

Решение

Обозначим х = (Fe) = (Cu), тогда

56х – масса железа, перешедшего в раствор,
64х – масса меди, выделившейся на пластинке,

Отсюда х = 0,25 моль.
m(Fe) = 0,25•56 = 14 г – перешло в раствор.

Задания для самоконтроля

1. Допишите уравнения практически осуществимых реакций:

2. Какие из предложенных веществ реагируют между собой:

Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

3. С какими веществами реагирует оксид серы(IV):

4. Напишите уравнения реакций следующих превращений:

Установите формулы веществ А и Х.

5. Составьте схемы электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнениях реакций:

6. Через раствор массой 280 г, содержащий 0,02 массовые доли гидроксида калия, пропустили 2,24 л оксида серы(IV). Какая соль (кислая или средняя) образовалась? Какова ее масса?

Ответ. Кислая соль KHSO3 массой 12 г.

7. Какова массовая доля гидроксида натрия в растворе массой 200 г, если известно, что при пропускании сернистого газа через раствор образуется сульфит натрия массой 25,2 г?

8. Рассчитайте массу серной кислоты, содержащейся в растворе объемом 2 л с массовой долей кислоты 0,98, плотность раствора 1,84 г/см 3 .

9. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 0,25 моль/л вступает в реакцию с цинком, если при этом выделяется водород объемом 6,72 л (н. у.)?

10. Оксид серы(VI) в промышленности получают согласно уравнению

Известно, что в состоянии равновесия концентрации [SO2] = 0,4 моль/л, [O2] = 0,2 моль/л, [SO3] = 0,8 моль/л. Вычислить исходную концентрацию [SO2].

11. При полном разложении 56,1 г смеси хлората калия и перманганата калия образовалось 8,96 л кислорода. Определите состав исходной смеси в % по массе.

12. При нагревании 63,2 г перманганата калия получено 3,36 л кислорода. Определите степень разложения перманганата калия (в %) и количественный состав твердого остатка.

13. Вычислите объем раствора серной кислоты с массовой долей Н2SO4 96% ( = 1,84 г/мл), необходимого для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией 0,25 моль/л.

Серу можно получить как из источников самородной серы, так и из ее соединений. В промышленности серу получают выплавкой самородной серы перегретым паром через скважины. Расплавленная сера выносится на поверхность, где ее разливают в формы.

В лаборатории серу можно получить из сульфида и сульфита натрия. Для этого нужно смешать их растворы в стехиометрическом соотношении и полученный раствор нейтрализовать соляной или серной кислотой:

Сера выделяется в виде мелкодисперсного порошка, который при отстаивании осаждается. Практически серу в лаборатории получают очень редко.


Внимание!
Прежде чем следовать каким-либо советам, проконсультируйтесь с врачом.
Медкурс.ру ©2007-2022.

сера строение атома

Сера расположена в ВИа группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
На внешнем энергетическом уровне атома серы содержится 6 электронов, которые имеют электронную конфигурацию 3s 2 3p 4 . В соединениях с металлами и водородом сера проявляет отрицательную степень окисления элементов -2, в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами – положительные +2, +4, +6. Сера – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения может быть окислителем и восстановителем.

Сера встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде.

Важнейшие природные соединения серы:

FeS 2 — железный колчедан или пирит,

ZnS — цинковая обманка или сфалерит (вюрцит),

PbS — свинцовый блеск или галенит,

сера аллотропные модификации

Аллотропия — это способность одного и того же элемента существовать в разных молекулярных формах (молекулы содержат разное количество атомов одного и того же элемента, например, О 2 и О 3 , S 2 и S 8 , Р 2 и Р 4 и т.д).

Сера отличается способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны S 8 , образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета.

сера аллотропия

Открытые цепи имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую).

1) ромбическая — S 8

t°пл. = 113°C; r = 2,07 г/см 3

Наиболее устойчивая модификация.

2) моноклинная — темно-желтые иглы

t°пл. = 119°C; r = 1,96 г/см 3

Устойчивая при температуре более 96°С; при обычных условиях превращается в ромбическую.

3) пластическая — коричневая резиноподобная (аморфная) масса

Неустойчива, при затвердевании превращается в ромбическую

  1. Промышленный метод — выплавление из руды с помощью водяного пара.
  2. Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода):

Окислительные свойства серы
( S 0 + 2ē → S -2 )

1) Сера реагирует со щелочными металлами без нагревания:

c остальными металлами (кроме Au, Pt) — при повышенной t°:

2) С некоторыми неметаллами сера образует бинарные соединения:

Восстановительные свойства сера проявляет в реакциях с сильными окислителями:
( S — 2ē → S +2 ; S — 4ē → S +4 ; S — 6ē → S +6 )

S + O 2 – t° → S +4 O 2

2S + 3O 2 – t °; pt → 2S +6 O 3

S + Cl 2 → S +2 Cl 2

S + 3F 2 → SF 6

Со сложными веществами:

5) c кислотами — окислителями:

S + 2H 2 SO 4 (конц) → 3S +4 O 2 + 2H 2 O

S + 6HNO 3 (конц) → H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Реакции диспропорционирования:

6) 3S 0 + 6KOH → K 2 S +4 O 3 + 2K 2 S -2 + 3H 2 O

7) сера растворяется в концентрированном растворе сульфита натрия:

S 0 + Na 2 S +4 O 3 → Na 2 S 2 O 3 тиосульфат натрия


Данный видеоурок полностью посвящён сере. Начинается он стихотворением о сере. Затем подробно рассказано об особенностях строения её атома, нахождении в природе, характерных степенях окисления, а также аллотропных модификациях серы. Здесь описаны все химические свойства серы, а уравнения рассматриваются с позиции процессов окисления-восстановления. В уроке есть демонстрация горения серы на воздухе и в кислороде. Кроме серы, здесь описываются характерные свойства и таких её соединений, как сероводорода, оксидов и сернистой кислоты.


В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности




Конспект урока "Сера, соединения серы"

Сера, соединения серы

Немало сера знаменита,

И в древности её Гомэр воспел,

С ней много тысяч лет прожито,

И человек в ней пользу разглядел.




Сера – элемент VI A группы, значит, на внешнем энергетическом уровне у неё шесть электронов. По сравнению с кислородом, радиус атома серы больше, меньшее значение электроотрицательности, поэтому восстановительные свойства у неё выражены сильнее. Для серы характерны такие степени окисления, как +4, +6, а в соединении с менее электроотрицательным элементом, её степень окисления -2.


Для серы характерна аллотропия. Сера существует в трёх аллотропных модификациях: ромбической, моноклинной, пластической.

Наиболее известна ромбическая сера. В узлах её кристаллической решётки находятся циклические восьмиатомные молекулы, которые напоминают корону, атомы серы здесь соединены одинарными ковалентными связями. Ромбическая сера – хрупкое жёлтое вещество, легко измельчается в порошок.

Её кристаллы имеют вид октаэдров со срезанными углами. Эти кристаллы окрашены в лимонно-жёлтый цвет, их температура плавления 112,8 0 С. При комнатной температуре в эту модификацию превращаются все остальные модификации.


Моноклинная сера получается при кристаллизации из расплава, она представляет собой игольчатые кристаллы, температура плавления которых 119,3 0 С.


При нагревании кусочков серы в пробирке она плавится, превращается в жидкость жёлтого цвета. При температуре 160 0 С жидкая сера начинает темнеть, приобретая прежний тёмно-коричневый цвет. Если её вылить в холодную воду, то она застывает в виде прозрачной резинообразной массы. Это и есть пластическая сера в виде нитей. Но через несколько дней она также превращается в ромбическую серу.


Сера не растворяется в воде, кристаллы серы в воде тонут, а порошок плавает по поверхности, но она хорошо растворима в сероуглероде.






Сера вступает в реакции с металлами. Например, в реакции серы с кальцием образуется сульфид кальция. Кальций повышает свою степень окисления с 0 до +2, а сера понижает с 0 до -2. В этой реакции кальций – восстановитель, а сера – окислитель.


Сера вступает в реакцию и с ртутью, при этом образуется сульфид ртути (II). Ртуть повышает свою степень окисления с 0 до +2, а сера понижает степень окисления с 0 до -2. Ртуть выступает в роли восстановителя, а сера – в роли окислителя. Эта реакция лежит в основе удаления и обезвреживания разлитой ртути. Такой процесс называется дэмеркуризацией.


Сера вступает в реакцию с водородом. В результате этой реакции образуется сероводород. Водород повышает свою степень окисления с 0 до +1, а сера понижает с 0 до -2. В этой реакции водород выступает в роли восстановителя, а сера – в роли окислителя.


Сера реагирует с кислородом с обрзованием сернистого газа. В этой реакции сера повышает свою степень окисления с 0 до +4, а кислород понижает с 0 до -2. Сера является восстановителем, а кислород – окислителем.


Проведём эксперимент: наберём в ложечку для сжигания веществ немного серы и нагреем на пламени спиртовки. Сера горит, но на воздухе горение почти незаметно. Опустим горящую серу в колбу с кислородом, сера горит ярким синим пламенем. При этом выделяется газ с характерным резким запахом.


В природе сера встречается в самородном состоянии и в виде соединений. Вам уже известны такие природные соединения серы, как цинковая обманка – ZnS, киноварь – HgS, свинцовый блеск – PbS, пирит, или колчедан – FeS2, CuS – медный блеск, глауберова соль – Na2SO4 ∙ 10H2O, гипс – CaSO4 ∙ 2H2O, горькая, или английская соль – MgSO4 ∙ 7H2O.



Сера – жизненно важный химический элемент. Она входит в состав некоторых белков, витаминов и гормонов. Сера участвует в окислительно-восстановительных процессах организма, при недостатке серы в организме наблюдаентся хрупкость и ломкость костей, выпадение волос.

Серой богаты бобовые растения, овсяные хлопья и яйца.




Серу используют в производстве спичек и бумаги, резины и красок, взрывчатых веществ и лекарств, косметических препаратах. В сельском хозяйстве её применяют для борьбы с возбудителями грибных и бактериальных болезней, вредителями растений. Около половины добываемой серы идёт на производство серной кислоты.


Сероводород – H2S – одно из соединений серы. Сероводород представляет собой бесцветный газ с резким запахом, он ядовит и вызывает отравление даже при незначительном содержании в воздухе. В одном объёме воды растворяется 2,5 объёма сероводорода. Сероводород может накапливаться в организме, соединяясь с железом гемоглобина, что может привести к обморочному состоянию. Сероводород входит в состав некоторых минерльных вод, применяемых с лечебной целью.


Сероводород содержится в вулканических газах и постоянно образуется на дне Черного моря. Он образуется при гниении белка.

При растворении в воде сероводорода образуется слабая сероводородная кислота. Соли сероводородной кислоты называют сульфидами. Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов и сульфида аммония хорошо растворимы в воде, остальные сульфиды нерастворимы и окрашены в различные цвета. Например, сульфид цинка – ZnS – белого цвета, сульфид свинца (II) – PbS – чёрного цвета, сульфид марганца (II) – MnS – розового цвета.

В лаборатории сероводород получают действием соляной кислоты на сульфид железа (II).


Сероводород горит с образованием сернистого газа и воды.


Но если охладить это пламя, то образуется не сернистый газ, а свободная сера.


В реакциях сероводород является восстановителем, потому что у серы здесь минимальная степень окисления.

Раствор сероводорода в воде – сероводородная кислота.


Поэтому диссоциирует с образованием гидросульфид-иона и сульфид-иона.


Качественной реакцией на сероводородную кислоту и её соли является взаимодействие с растворами солей свинца (II). При этом образуется осадок сульфида свинца (II) чёрного цвета.


Сера образует ещё одно соединение – оксид серы (IV), которое образуется при сгорании серы. Это бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха и ядовит.


В промышленности оксид серы (IV) получают при горении серы и полном сгорании сероводорода при обжиге руд.


В лаборатории его получают действием кислот на сульфиты. Например. При взаимодействии сульфита натрия и серной кислоты образуется гидросульфат натрия сернистый газ и вода.


Оксид серы (IV) – кислотный оксид, проявляет все свойства, характерные для кислотных оксидов. При растворении в воде он образует сернистую кислоту. Эта неустойчивая кислота, которая разлагается на исходные вещества.

H2O + SO2 ↔ H2SO3

Соли сернистой кислоты назывются сульфитами. Эта кислота может образовывать средние и кислые соли. Например, Na2SO3 – сульфит натрия – средняя соль, NaHSO3 – гидросульфит натрия – кислая соль. Эти две соли используют при отбеливании шерсти, шёлка, бумаги и соломы, в качестве консервирующих средств.

Таким образом, сера – элемент VI A группы, у неё шесть электронов на внешнем энергетическом уровне. В соединениях она проявляет степени окисления +4, +6 и -2. Поэтому в реакциях она проявляет восстановительные и окислительные свойства. Для серы характерны аллотропные модификации. Сера в природе находится в свободном состоянии и в виде соединений. Наиболее распространёнными соединениями серы является оксид серы (IV) и сероводород. Сера и её соединения находят широкое применение во многих областях народного хозяйства.

Читайте также: