- Оксиды серы
- Кислородсодержащие кислоты серы
- Соли сернистой и серной кислот
- рассмотреть физические и химические свойства оксидов серы
- рассмотреть химические и физические свойства кислородсодержащих кислот серы и их солей
- Какие положительные степени окисления способна проявлять сера?
- Каким характером могут обладать кислородсодержащие соединения серы?
Положительные степени окисления +4 и +6 сера проявляет в соединениях с кислородом, точнее в оксидах и кислородсодержащих кислотах. Мы поговорим о тех и других. Начнём с оксидов.
Оксиды серы
Сера образует два оксида — оксид серы (IV) и оксид серы (VI). Оба соединения являются типичными кислотными оксидами.
Оксид серы (IV) SO2. Он также имеет названия диоксид серы и сернистый газ. Данный оксид представляет собой бесцветный газ с резким запахом. Вместе с сероводородом и парами серы сернистый газ выбрасывается в атмосферу при извержении вулканов.
Сернистый газ можно получить в лаборатории реакцией обмена между сульфитом металла и сильной кислотой. Например:
,
.
Оксид серы (IV) имеет кислотный характер. Он хорошо растворяется в воде и взаимодействует с ней с образованием сернистой кислоты:
.
Кислотный характер также обусловливает взаимодействие оксида с основными оксидами и основаниями с образованием сульфитов:
,
.
Диоксид серы проявляет слабые окислительные свойства:
и восстановительные свойства по отношению к окислителям:
.
Оксид серы (IV) применяют в промышленности для отбеливания шерсти, шёлка и соломы. Также его используют для дезинфекции.
Оксид серы (VI) SO3. Он также встречается под названием серный ангидрид или серный газ. Данный оксид представляет собой бесцветную жидкость. Его получают при окислении оксида серы (IV):
.
Оксид серы (VI) проявляет ярко выраженные кислотные свойства. Взаимодействуя с водой, он образует одну из самых кислых кислот — серную:
.
Также типичной реакцией для этого оксида является реакция с основаниями с образованием солей серной кислоты — сульфатов:
.
Далее мы поговорим о двух кислородсодержащих кислотах серы — сернистой и серной.
Кислородсодержащие кислоты серы
Какие степени окисления проявляет сера в сернистой и серной кислотах? Какая кислота обладает бóльшей силой?
Сернистая кислота H2SO3. Эта кислота относится к неорганическим кислотам средней силы и существует только в разбавленных водных растворах. Если попытаться выделить данную кислоту в чистом виде, то сразу же произойдёт её разложение на оксид серы (IV) и воду:
.
Сернистая кислота проявляет восстановительные свойства и используется для отбеливания различных материалов.
Серная кислота H2SO4. Одна из сильнейших неорганических кислот. Представляет собой бесцветную вязкую жидкость. Она прекрасно растворяется в воде.
Здесь важно помнить одно правило.
При разбавлении серную кислоту приливают в воду, а не воду к кислоте!
При растворении серной кислоты в воде выделяется большое количество теплоты, и порция воды, добавленная в кислоту, может закипеть, разбрызгивая саму кислоту.
Серная кислота — сильный электролит:
.
Если концентрация серной кислоты в растворе больше 40 %, она считается концентрированной, если меньше, то разбавленной. Свойства концентрированной серной кислоты значительно отличаются от свойств разбавленной.
Концентрированная серная кислота:
- сильное водоотнимающее средство, оставляет на коже глубокие химические ожоги и обугливает различные вещества;
- сильный окислитель, реагирует с металлами, которые стоят в ряду активности до водорода и после него. Например:
.
Атомы серы здесь восстанавливаются, то есть понижают свою степень окисления. Чем активнее металл, тем сильнее восстанавливается сера. Поэтому кроме оксида серы (IV) продуктами реакции может быть сера или сероводород:
- + металлы IA-группы = выделение ;
- + металлы IIA-группы = выделение ;
- + малоактивные металлы = выделение .
Но есть металлы, которые ведут себя с концентрированной серной кислотой по-особенному. Железо, алюминий и хром пассивируются при действии кислоты, то есть они покрываются защитной оксидной плёнкой. Чтобы её разрушить и заставить металл взаимодействовать с кислотой, требуется нагревание.
Соли сернистой и серной кислот
Соли сернистой кислоты — сульфиты. Если заглянуть в таблицу растворимости, можно заметить, что соли сернистой кислоты малорастворимы или нерастворимы в воде. Исключениями являются сульфиты щелочных металлов и сульфит аммония.
Как уже было сказано, сернистая кислота не отличается большой силой, поэтому при действии сильных кислот на сульфиты, она вытесняется кислотой из состава соли и тут же распадается на сернистый газ и воду:
.
Эту реакцию используют для получения сернистого газа в лаборатории.
Сульфиты проявляют хорошие восстановительные свойства.
Качественной реакцией на сульфит-ион является взаимодействие с растворимой солью бария:
,
.
Выпадает осадок сульфита бария белого цвета.
Также качественным определением сульфит-ионов будет взаимодействие солей сернистой кислоты с более сильной кислотой, так как в результате образуется сернистый газ с характерным запахом горелых спичек.
Соли серной кислоты — сульфаты. В отличие от сульфитов, большинство солей серной кислоты хорошо растворимо в воде. Сульфаты часто образуют кристаллогидраты — кристаллы, содержащие молекулы воды. Например, медный купорос , английская соль , гипс .
Качественной реакцией на сульфат-ион также является взаимодействие с растворимой солью бария:
,
.
Мы рассмотрели кислородсодержащие соединения серы. Она образует два кислотных оксида: оксид серы (IV) и оксид серы (VI). При взаимодействии с водой данные оксиды образуют сернистую и серную кислоты соответственно. Сернистая кислота относится к кислотам средней силы и неустойчива, при образовании сразу же распадается на оксид серы (IV) и воду. Серная кислота — одна из самых сильных кислот, является отличным окислителем.
Контрольные вопросы
- Охарактеризуйте свойства оксидов серы.
- Дайте характеристику кислородсодержащим кислотам серы и их солям.
- Как правильно разбавлять серную кислоту?
- Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно обнаружить сульфит- и сульфат-ионы.