В какой реакции сероводород не проявляет восстановительные свойства

В какой реакции сероводород не проявляет восстановительные свойства thumbnail

Сероводород

Строение молекулы и физические свойства

Сероводород H2S – это бинарное соединение водорода с серой, относится к летучим водородным соединениям. Следовательно, сероводород бесцветный ядовитый газ, с запахом тухлых яиц. Образуется при гниении. В твердом состоянии имеет молекулярную кристаллическую решетку.

Геометрическая форма молекулы сероводорода похожа на структуру воды — уголковая молекула. Но валентный угол H-S-H меньше, чем угол H-O-H в воде и составляет 92,1о.

В какой реакции сероводород не проявляет восстановительные свойства

Способы получения сероводорода

1. В лаборатории сероводород получают действием минеральных кислот на сульфиды металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа.

Например, при действии соляной кислоты на сульфид железа (II):

FeS   +   2HCl   →   FeCl2   +   H2S↑

Еще один способ получения сероводорода – прямой синтез из водорода и серы:

S  +  H2  →  H2S

Еще один лабораторный способ получения сероводорода – нагревание парафина с серой.

Видеоопыт получения и обнаружения сероводорода можно посмотреть здесь.

2. Также сероводород образуется при взаимодействии растворимых солей хрома (III) и алюминия с растворимыми  сульфидами. Сульфиды хрома (III) и алюминия необратимо гидролизуются в водном растворе.

Например: хлорид хрома (III) реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида хрома (III), сероводорода и хлорида натрия:

2CrCl3  +  3Na2S  +  6H2O  →   2Cr(OH)3  +  3H2S↑  +  6NaCl

Химические свойства сероводорода

1. В водном растворе сероводород проявляет слабые кислотные свойства. Взаимодействует с сильными основаниями, образуя сульфиды и гидросульфиды:

Например, сероводород реагирует с гидроксидом натрия:

H2S  +  2NaOH  →   Na2S   +  2H2O
H2S  +  NaOH → NaНS   +  H2O

2. Сероводород H2S – очень сильный восстановитель за счет серы в степени окисления -2. При недостатке кислорода и в растворе H2S окисляется до свободной серы (раствор мутнеет):

2H2S   +   O2    →   2S    +   2H2O

В избытке кислорода:

2H2S   +   3O2  →   2SO2  +   2H2O           

3. Как сильный восстановитель, сероводород легко окисляется под действием окислителей.

Например, бром и хлор окисляют сероводород до молекулярной серы:

H2S  +  Br2   →  2HBr  +   S↓

H2S  +  Cl2   →  2HCl  +   S↓

Под действием избытка хлора в водном растворе сероводород окисляется до серной кислоты:

H2S   +  4Cl2   +   4H2O →  H2SO4  +  8HCl

Например, азотная кислота окисляет сероводород до молекулярной серы:

H2S  +  2HNO3(конц.)  →  S  +  2NO2  +  2H2O

При кипячении сера окисляется до серной кислоты:

H2S   +  8HNO3(конц.)  →  H2SO4  +  8NO2   +   4H2O

Прочие окислители окисляют сероводород, как правило, до молекулярной серы.

Например, оксид серы (IV) окисляет сероводород:

2H2S  +  SO2  →  3S   +  2H2O

Соединения железа (III) также окисляют сероводород:

H2S  +  2FeCl3  →  2FeCl2  +  S  +  2HCl

Бихроматы, хроматы и прочие окислители также  окисляют сероводород до молекулярной серы:

3H2S   +   K2Cr2O7   +    4H2SO4    →   3S    +   Cr2(SO4)3   +   K2SO4   +   7H2O

2H2S   +   4Ag  +  O2  →  2Ag2S  +  2H2O

Серная кислота окисляет сероводород либо до молекулярной серы:

H2S   +   H2SO4(конц.)  →  S   +   SO2   +   2H2O

Либо до оксида серы (IV):

H2S   +   3H2SO4(конц.)  →  4SO2   +  4H2O

4. Сероводород в растворе реагирует с растворимыми солями тяжелых металлов: меди, серебра, свинца, ртути, образуя черные сульфиды, нерастворимые ни в воде, ни в минеральных кислотах.

Например, сероводород реагирует в растворе с нитратом свинца (II). при этом образуется темно-коричневый (почти черный) осадок, нерастворимый ни в воде, ни в минеральных кислотах:

H2S   +   Pb(NO3)2   →  PbS   +   2HNO3

Взаимодействие с нитратом свинца в растворе – это качественная реакция на сероводород и сульфид-ионы.

Видеоопыт взаимодействия сероводорода с нитратом свинца можно посмотреть здесь.

Источник

СЕРОВОДОРОД

 Физические свойства

Газ, бесцветный, с запахом тухлых яиц, ядовит,
растворим в воде (в 1V
H2O растворяется 3V H2S при н.у.); t°пл. = -86°C; t°кип. = -60°С.

Влияние сероводорода на организм:

Сероводород не толькоскверно
пахнет, он еще и чрезвычайно ядовит. При вдыхании этого газа в большом
количестве быстро наступает паралич дыхательных нервов, и тогда человек
перестает ощущать запах – в этом и заключается смертельная опасность
сероводорода.

Насчитывается
множество случаев отравления вредным газом, когда пострадавшими были
рабочие, на ремонте трубопроводов. Этот газ тяжелее, поэтому он
накапливается в ямах, колодцах, откуда быстро выбраться не так-то
просто.

Получение

1)    
 H2
+ S 
→ H2S↑ (при t) 

2)    
 FeS
+ 2HCl
→  FeCl2
+ H2S↑­ 

Химические свойства

1)     Раствор H2S в воде – слабая двухосновная кислота.

Читайте также:  Какое свойство имеет медиана треугольника

 Диссоциация происходит в две ступени:

H2S → H+
+ HS-
(первая ступень, образуется гидросульфид – ион)

 HS-  → 2H+ + S2-
(вторая ступень) 

Сероводородная
кислота образует два ряда солей – средние (сульфиды) и кислые (гидросульфиды):

Na2S – сульфид натрия;

CaS
– сульфид кальция;

NaHS
– гидросульфид натрия;

Ca(HS)2 – гидросульфид
кальция.

2)    
Взаимодействует с основаниями: 

H2S + 2NaOH(избыток) → Na2S + 2H2O

H2S (избыток) + NaOH → NaНS + H2O

3)     H2S проявляет очень сильные
восстановительные свойства: 

H2S-2
+ Br2 → S0 + 2HBr

H2S-2
+ 2FeCl3 → 2FeCl2 + S0 + 2HCl

H2S-2
+ 4Cl2 + 4H2O → 
H2S+6O4 + 8HCl

3H2S-2
+ 8HNO3(конц) →  3H2S+6O4
+ 8NO + 4H2O

H2S-2
+ H2S+6O4(конц) →  S0 + S+4O2 +
2H2O 

(при нагревании реакция идет по – иному:

H2S-2 + 3H2S+6O4(конц) 
→ 4S+4O2 + 4H2O

4)     Сероводород
окисляется:

при
недостатке
O2

2H2S-2 +
O2
→ 2S0
+
2H2O

при избытке O2

2H2S-2
+ 3O2 → 2S+4O2 + 2H2O 

5)     Серебро при контакте с сероводородом
чернеет:
 

4Ag
+ 2H2S + O2
→ 2Ag2S↓ + 2H2O 

Потемневшим
предметам можно вернуть блеск. Для этого в эмалированной посуде их кипятят с
раствором соды и алюминиевой фольгой. Алюминий восстанавливает серебро до
металла, а раствор соды удерживает ионы серы.

6)     Качественная реакция на сероводород и
растворимые сульфиды –
образование темно-коричневого (почти черного) осадка PbS: 

H2S +
Pb(NO3)2 → PbS↓ + 2HNO3

Na2S
+ Pb(NO3)2 → PbS↓ + 2NaNO3

Pb2+
+
S2-

PbS↓ 

Загрязнение атмосферы вызывает почернение
поверхности картин, написанных масляными красками, в состав которых входят
свинцовые белила.
Одной
из основных причин потемнения художественных картин старых мастеров было
использование свинцовых белил, которые за несколько веков, взаимодействуя со
следами сероводорода в воздухе (образуются в небольших количествах при гниении
белков; в атмосфере промышленных регионов и др.) превращаются в
PbS. Свинцовые белила – это пигмент, представляющий
собой карбонат свинца (
II).
Он реагирует с сероводородом, содержащимся в загрязнённой атмосфере, образуя
сульфид свинца (
II),
соединение чёрного цвета:

PbCO3 + H2S = PbS + CO2 + H2O

При обработке сульфида свинца (II) пероксидом водорода происходит реакция:

PbS +
4
H2O2 = PbSO4 + 4H2O,

при этом образуется сульфат свинца (II), соединение белого цвета.

Таким образом реставрируют почерневшие
масляные картины.

В какой реакции сероводород не проявляет восстановительные свойства

7)     Реставрация:
 

PbS
+ 4H2O2
→ PbSO4(белый)
+ 4H2O 

Сульфиды

Получение сульфидов

1)     Многие сульфиды получают нагреванием
металла с серой:
 

Hg
+ S

HgS

2)     Растворимые
сульфиды получают действием сероводорода  на щелочи: 

H2S + 2KOH →
K2S + 2H2O 

3)     Нерастворимые
сульфиды получают обменными реакциями: 

CdCl2
+ Na2S → 2NaCl + CdS↓

Pb(NO3)2
+ Na2S → 2NaNO3 + PbS↓

ZnSO4
+ Na2S → Na2SO4 + ZnS↓

MnSO4
+ Na2S → Na2SO4 + MnS↓

2SbCl3
+ 3Na2S → 6NaCl + Sb2S3↓

SnCl2
+ Na2S → 2NaCl + SnS↓

Химические свойства сульфидов

1)     Растворимые
сульфиды сильно гидролизованы, вследствие чего их водные растворы имеют
щелочную реакцию: 

K2S +
H2O → KHS + KOH

S2- +
H2O → HS- + OH- 

2)     Сульфиды
металлов, стоящих в ряду напряжений левее железа (включительно), растворимы в
сильных кислотах: 

ZnS + H2SO4
→ ZnSO4 + H2S­

3)    
Нерастворимые сульфиды можно перевести в растворимое состояние действием
концентрированной
HNO3

FeS2
+ 8HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2SO4
+ 5NO + 2H2O 

 ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

Задание №1
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Cu →CuS →H2S →SO2

Задание №2
Составьте
уравнения окислительно-восстановительных реакций полного и неполного
сгорания сероводорода. Расставьте коэффициенты методом электронного
баланса, укажите окислитель и восстановитель для каждой реакции, а так
же процессы окисления и восстановления.

Задание №3
Запишите
уравнение химической реакции сероводорода с раствором нитрата свинца
(II) в молекулярном, полном и кратком ионном виде. Отметьте признаки
этой реакции, является ли реакция обратимой?

Задание №4

Сероводород пропустили через 18%-ый раствор сульфата меди (II) массой
200 г. Вычислите массу осадка, выпавшего в результате этой реакции.

Задание №5
Определите объём сероводорода (н.у.), образовавшегося при взаимодействии
соляной кислоты с 25% – ым раствором сульфида железа (II) массой 2 кг?

Источник

Решение задач на составление  электронных и молекулярных уравнений реакций

Задание 372
Как проявляет себя сероводород в окислительно-восстановительных реакциях? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия раствора сероводорода: а) с хлором; б) с кислородом.
Решение:
Поскольку в Н2S атом серы находится в своей низшей степени окисления -2, то сероводород всегда будет являться восстановителем во всех окислительно-восстановительных реакциях. На воздухе он горит, окисляясь до SO2, в растворах медленно окисляется кислородом воздуха до свободной серы. С галогенами сероводород окисляется до свободной серы, со многими другими окислителями образуется свободная сера или сульфат-ион.

Читайте также:  Какие важнейшие свойства присущи всем живым организмам

Уравнения реакций взаимодействия сероводорода с хлором и кислородом:

а) реакция сероводорода с хлором

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Cl20 + S2-  = S6+ + 2Cl-

Молекулярное уравнение реакции:

H2S+ Cl2 = S↓ + 2HCl

б) реакция сероводорода с кислородом

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

3О20 + 2S2-  = 2S4+ + 2О2-

Молекулярное уравнение реакции:

2H2S + 3О2 = 2SО2 + 2H2О

Задание 375
Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях проявляет серная кислота? Напишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием и концентрированной – с медью. Укажите окислитель и восстановитель.
Решение:
Серная кислота обладает окислительными свойствами, если её концентрация превышает 70%. Только при концентрации больше 70% принято говорить о специфических свойствах H2SO4 как окислителя. Серная кислота проявляет окислительные свойства, потому что атом серы в ней находится в своей высшей степени окисления +6 и может только присоединять электроны, т.е. уменьшать свою степень окисления. Разбавленная серная кислота в реакциях с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов левее водорода, взаимодействует с ними с выделением водорода. При этом происходит изменение степени окисления атомов водорода, образующих ион Н+, а не атомов серы. С металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода разбавленная серная кислота не взаимодействует.

Уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием и концентрированной – с медью

а) взаимодействие разбавленной серной кислоты с магнием

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Mg0 + 2H+ = Mg2+ + H20

Молекулярное уравнение реакции:

Mg0 + H2SO4 = MgSO4+ H2↑

Магний увеличивает свою степень окисления от 0 до +2, т. е. является восстановителем, а водород окислитель, потому что уменьшает свою степень окисления от +1 до 0.

б) взаимодействие концентрированной серной кислоты с медью

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Cu0 + S6+ = Cu2+ + S4+

Молекулярное уравнение реакции:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4+ SO2↑ + 2H2O

Задание 384
Чем существенно отличается действие разбавленной азотной кислоты на металлы от действия хлороводородной (соляной) и разбавленной серной кислот? Что является окислителем в первом случае, что – в двух других? Приведите примеры.
Решение:
Действие разбавленной азотной кислоты на металлы заключается в том, что в HNO3 при этом  азот уменьшает свою степень окисления от +5 до +2, +1, 0, -3. Объясняется это тем, что при фиксированной концентрации HNO3 могут  быть «атакованы» большим числом электронов. Это приводит к снижению степени окисления азота  в продуктах восстановления HNO3. Так, для разбавленной HNO3 имеется два случая, характеризующихся выделением NO, при взаимодействии с тяжёлыми металлами, и N2 при взаимодействии окислителя с активными металлами и получаем промежуточный случай для малоактивных металлов продуктом восстановления HNO3 должен  являться N2O. Таким образом, при восстановлении HNO3 (разбавленной) активными металлами(от Mg до Cr) продуктом восстановления является N2, а тяжёлыми металлами (от Sb до Au) – NO. Окислителем является атом азота со степенью окисления +5.  

Соляная и разбавленная серная кислота при взаимодействии с металлами, стоящими в электротехническом ряду напряжений левее водорода взаимодействуют так, что выделяется Н2. В этом случае окислителем являются ионы водорода Н+, входящие в состав молекул HCl и H2SO4. Хлор и сера вообще не участвуют в окислительном процессе. С металлами, стоящими в ряду напряжений после водорода, соляная кислота и разбавленная серная кислота не взаимодействует, водород не выделяется.

а) Действие разбавленной азотной кислоты на металлы:

3Cu0 + 8HN 5+O3 = 3Cu2+(NO3)2 + 2N2+O↑ + 4H2O;
4Zn0 + 10HN5+O3 = 4Zn2+(NO3)2 + N3-H4NO3 + 3H2O;
5Mg + 12HNO3 = 5Mg(NO3)2 + N2↑ + H2O;
4Fe + 10HNO3 = 4Fe(NO3)2 + N2O + 5H2O

б) Действие разбавленной серной кислоты на металлы:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑;
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑

в) Действие соляной кислоты на металлы:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑;
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑

Таким образом, в разбавленной HNO3 (< 65%) роль окислителя играет атом азота в своей степени окисления +5, который уменьшает свою степень окисления от +5 до 0, +1, +2, +4, -3 в зависимости то активности металла. Роль окислителя в соляной кислоте и в разбавленной серной кислоте (< 70%) и который при взаимодействии данных кислот с металла-ми, стоящими в ряду напряжений левее водорода, уменьшает свою степень окисления от +1 до 0.

Источник

Решение задач на составление  электронных и молекулярных уравнений реакций

Задание 372
Как проявляет себя сероводород в окислительно-восстановительных реакциях? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия раствора сероводорода: а) с хлором; б) с кислородом.
Решение:
Поскольку в Н2S атом серы находится в своей низшей степени окисления -2, то сероводород всегда будет являться восстановителем во всех окислительно-восстановительных реакциях. На воздухе он горит, окисляясь до SO2, в растворах медленно окисляется кислородом воздуха до свободной серы. С галогенами сероводород окисляется до свободной серы, со многими другими окислителями образуется свободная сера или сульфат-ион.

Читайте также:  Какими свойствами обладает чага как принимать и чем полезна отвар чаги

Уравнения реакций взаимодействия сероводорода с хлором и кислородом:

а) реакция сероводорода с хлором

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Cl20 + S2-  = S6+ + 2Cl-

Молекулярное уравнение реакции:

H2S+ Cl2 = S↓ + 2HCl

б) реакция сероводорода с кислородом

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

3О20 + 2S2-  = 2S4+ + 2О2-

Молекулярное уравнение реакции:

2H2S + 3О2 = 2SО2 + 2H2О

Задание 375
Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях проявляет серная кислота? Напишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием и концентрированной – с медью. Укажите окислитель и восстановитель.
Решение:
Серная кислота обладает окислительными свойствами, если её концентрация превышает 70%. Только при концентрации больше 70% принято говорить о специфических свойствах H2SO4 как окислителя. Серная кислота проявляет окислительные свойства, потому что атом серы в ней находится в своей высшей степени окисления +6 и может только присоединять электроны, т.е. уменьшать свою степень окисления. Разбавленная серная кислота в реакциях с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов левее водорода, взаимодействует с ними с выделением водорода. При этом происходит изменение степени окисления атомов водорода, образующих ион Н+, а не атомов серы. С металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода разбавленная серная кислота не взаимодействует.

Уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием и концентрированной – с медью

а) взаимодействие разбавленной серной кислоты с магнием

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Mg0 + 2H+ = Mg2+ + H20

Молекулярное уравнение реакции:

Mg0 + H2SO4 = MgSO4+ H2↑

Магний увеличивает свою степень окисления от 0 до +2, т. е. является восстановителем, а водород окислитель, потому что уменьшает свою степень окисления от +1 до 0.

б) взаимодействие концентрированной серной кислоты с медью

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Cu0 + S6+ = Cu2+ + S4+

Молекулярное уравнение реакции:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4+ SO2↑ + 2H2O

Задание 384
Чем существенно отличается действие разбавленной азотной кислоты на металлы от действия хлороводородной (соляной) и разбавленной серной кислот? Что является окислителем в первом случае, что – в двух других? Приведите примеры.
Решение:
Действие разбавленной азотной кислоты на металлы заключается в том, что в HNO3 при этом  азот уменьшает свою степень окисления от +5 до +2, +1, 0, -3. Объясняется это тем, что при фиксированной концентрации HNO3 могут  быть «атакованы» большим числом электронов. Это приводит к снижению степени окисления азота  в продуктах восстановления HNO3. Так, для разбавленной HNO3 имеется два случая, характеризующихся выделением NO, при взаимодействии с тяжёлыми металлами, и N2 при взаимодействии окислителя с активными металлами и получаем промежуточный случай для малоактивных металлов продуктом восстановления HNO3 должен  являться N2O. Таким образом, при восстановлении HNO3 (разбавленной) активными металлами(от Mg до Cr) продуктом восстановления является N2, а тяжёлыми металлами (от Sb до Au) – NO. Окислителем является атом азота со степенью окисления +5.  

Соляная и разбавленная серная кислота при взаимодействии с металлами, стоящими в электротехническом ряду напряжений левее водорода взаимодействуют так, что выделяется Н2. В этом случае окислителем являются ионы водорода Н+, входящие в состав молекул HCl и H2SO4. Хлор и сера вообще не участвуют в окислительном процессе. С металлами, стоящими в ряду напряжений после водорода, соляная кислота и разбавленная серная кислота не взаимодействует, водород не выделяется.

а) Действие разбавленной азотной кислоты на металлы:

3Cu0 + 8HN 5+O3 = 3Cu2+(NO3)2 + 2N2+O↑ + 4H2O;
4Zn0 + 10HN5+O3 = 4Zn2+(NO3)2 + N3-H4NO3 + 3H2O;
5Mg + 12HNO3 = 5Mg(NO3)2 + N2↑ + H2O;
4Fe + 10HNO3 = 4Fe(NO3)2 + N2O + 5H2O

б) Действие разбавленной серной кислоты на металлы:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑;
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑

в) Действие соляной кислоты на металлы:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑;
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑

Таким образом, в разбавленной HNO3 (< 65%) роль окислителя играет атом азота в своей степени окисления +5, который уменьшает свою степень окисления от +5 до 0, +1, +2, +4, -3 в зависимости то активности металла. Роль окислителя в соляной кислоте и в разбавленной серной кислоте (< 70%) и который при взаимодействии данных кислот с металла-ми, стоящими в ряду напряжений левее водорода, уменьшает свою степень окисления от +1 до 0.

Источник