Конспект урока: Халькогены. Сера. Сероводород и сульфиды

Мы уже говорили, что сера является типичным неметаллом. Она способна присоединять электроны атомов других элементов и восстанавливаться до низшей степени окисления −2. Типичными соединениями, в которых сера проявляет такую степень окисления, являются сероводород и сульфиды.

Для начала дадим краткую характеристику сероводорода. Поговорим о его физических и химических свойствах.

Физические свойства сероводорода

Рисунок 1. Сероводород — газ с неприятным запахом

Первое, что нужно знать о сероводороде — он очень ядовит! 

 

Если в воздухе содержится небольшое количество сероводорода, человек испытывает головокружение, головную боль и тошноту. При более высоких показателях концентрации наступает острое отравление и даже смерть. Сероводород имеет неприятный запах “тухлых яиц”.

 

Но сероводород не так уж и плох. В небольших концентрациях он даже полезен. Например, в медицине для лечения различных заболеваний используют сероводородные ванны.

Сероводород содержится в:

• попутных газах нефтяных месторождений;
• в природном и вулканическом газах;
• в подземных водах, которые выходят на поверхность в виде минеральных источников.

Также сероводород образуется при разложении белковых веществ, поэтому его запах похож на запах тухлых яиц. 

Химические свойства сероводорода

Сероводород является побочным продуктом при переработке нефти, природного газа и каменного угля. Из-за высокой токсичности в атмосферу его выбрасывать нельзя. Промышленные выбросы очищают от сероводорода, окисляя его до серы оксидом серы (IV):
 

$2{\mathrm{H}}_2\mathrm{S} + {\mathrm{SO}}_2 = 3\mathrm{S}\downarrow + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.

Окислителем также может выступать кислород, содержащийся в воздухе, но его нужно взять в недостатке:
 

$2{\mathrm{H}}_2\mathrm{S} + {\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{недостаток}\right) = 2\mathrm{S}\downarrow + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.

Если же кислород будет в избытке, то сероводород будет гореть с образованием оксида серы (IV) и воды:
 

$2{\mathrm{H}}_2\mathrm{S} + 3{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{избыток}\right) = 2{\mathrm{SО}}_2 + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.

Во всех этих процессах сероводород выступает в качестве сильного восстановителя.

Сероводород можно получить в лаборатории реакцией между сульфидом металла (чаще всего сульфидом железа (II)) и разбавленной серной кислотой:
 

$\mathrm{FeS} + {\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 = {\mathrm{H}}_2\mathrm{S}\uparrow + {\mathrm{FeSO}}_4$.

Растворимость сероводорода в воде невелика. Его раствор называют сероводородной кислотой.

Сероводородная кислота и её соли

Сероводородная кислота является слабой кислотой и в ионных уравнениях записывается не в ионном, а в молекулярном виде.

Проявляя типичное свойство кислот, сероводородная кислота реагирует с щелочами:
 

${\mathrm{H}}_2\mathrm{S} + 2\mathrm{KOH} = {\mathrm{K}}_2\mathrm{S} + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.

Сероводород сохраняет восстановительные свойства, находясь в растворе. При действии окислителей, например, раствора брома в воде (бромной воды), образуется сера:
 

${\mathrm{H}}_2\mathrm{S} + {\mathrm{Br}}_2 = \mathrm{S}\downarrow + 2\mathrm{HBr}$.

Если окислители очень сильные, то окисление идёт до оксида серы (IV) или до серной кислоты:
 

${\mathrm{H}}_2\mathrm{S} + 3{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4(\mathrm{конц}.) = 4{\mathrm{SO}}_2\uparrow + 4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$,

${\mathrm{H}}_2\mathrm{S} + 8{\mathrm{HNO}}_3(\mathrm{конц}.) = {\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 + 8{\mathrm{NO}}_2\uparrow + 4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.

Сульфиды — соли сероводородной кислоты и металлов проявляют восстановительные свойства, например:
 

$4\mathrm{FeS} + 7{\mathrm{O}}_2 = 2{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3 + 4{\mathrm{SO}}_2\uparrow .$

Многие сульфиды получают прямым взаимодействием металла и серы, реакции протекают очень бурно:
 

$2\mathrm{Al} + 3\mathrm{S} = {\mathrm{Al}}_2{\mathrm{S}}_3$.

Большинство сульфидов нерастворимы в воде.

Рисунок 2. Сульфид свинца (II)

Качественной реакцией на сульфид-ион является взаимодействие с нитратом свинца (II):
 

${\mathrm{Pb}}^{2+} + {\mathrm{S}}^{2-} = \mathrm{PbS}\downarrow$.

 

Выпадает осадок сульфида свинца (II) чёрного цвета.

 

Сульфиды в большинстве являются нерастворимыми соединениями, для которых характерны определенные цвета. Так сульфиды меди, никеля и свинца имеют черный цвет, сульфиды кадмия и олова - жёлтый, сульфид цинка - белый, а сульфид марганца является розовым. 

Сульфиды тяжёлых металлов используют в качестве полупроводниковых материалов, а также для изготовления красок, удобрений, лекарств.  А вот сульфиды щелочноземельных металлов, цинка и кадмия способны преобразовывать поглощаемую энергию в свет.

Сероводород — газ с резким запахом, очень ядовит. Проявляет восстановительные свойства. Раствор сероводорода в воде называют сероводородной кислотой. Соли сероводородной кислоты — сульфиды — также проявляют восстановительные свойства. Качественной реакцией на сульфид-ион является взаимодействие с нитратом свинца (II).