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硫和硫的化合物一、氧族元素1、原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)(1)、原子結(jié)構(gòu):*原子結(jié)構(gòu)三要素:原子的電子層結(jié)構(gòu),原子半徑,有效核電荷數(shù)。元 素氧0 硫S 1 硒Se 1 碲Te相似性最 外 層 電 子 數(shù) 均 為 6遞變性 k核電荷數(shù)依次增加,電子層數(shù)依次遞增,原子半徑依次增大。⑵、元素的性質(zhì)①、元素性質(zhì)的遞變0SSe1 Te b核對(duì)最外層電子的引力依次減弱,原子獲得電子能力依次減弱,失去電子能力依次增強(qiáng)。元素的非金屬性依次減弱,金屬性依次增強(qiáng)。(氧和硫是典型的非金屬,硒和碲是準(zhǔn)金屬,釙是典型的金屬、為放射性元素。)硫分族(硫、硒、碲)0SSeTe原子半徑/mm0.074-(突然增大)0.1020.1160.1432得失電子能力得電子能力突然減弱,失電子能力突然增強(qiáng)。主要化合價(jià)-2-2,+4,+6-2,+4,+6-2,+4,+6價(jià)電子層結(jié)構(gòu)及化合價(jià)沒(méi)有空的d軌道都存在空的d軌道,與非金屬性強(qiáng)的兀素原子結(jié)合時(shí),參加成鍵可顯正價(jià)態(tài)(+2、+4、+6)。*元素的金屬性與非金屬性的含義(孤立的原子在化學(xué)反應(yīng)中的性能)。例如,元素的非金屬性強(qiáng)弱,是指元素的原子得電子能力的強(qiáng)弱。*原子結(jié)構(gòu)、元素在周期表中的位置、元素的性質(zhì),三者之間的關(guān)系。③、氧族元素的非金屬活潑性弱于鹵素TOC\o"1-5"\h\z氧族元素的原子獲得兩個(gè)電子形成簡(jiǎn)單陰離子X(jué)2-的傾向,比鹵素原子形成 OVFX-的傾向要小得多。例如,S元素的非金屬性[*氧元素的電負(fù)性(Pauling)=3.44, <僅次于氟(3.98);氯(3.16),硫(2.58)。] S=2、單質(zhì) S<Cl1、同素異形體、氧單質(zhì):02和03;、硫單質(zhì):?jiǎn)钨|(zhì)硫有近50種同素異形體。最常見(jiàn)的是斜方硫(菱形硫,又叫a-硫;確切地應(yīng)稱為“正交硫”一具有正交面心晶胞)和單斜硫(又叫B-硫)。室溫下所有的晶體硫都是由Sn環(huán)組成的,n可以從6到20。硫的同素異形體中最常見(jiàn)的為環(huán)八硫S8,由于S8分子緊密堆積的方式不同,它有三種變體(同素異形體):即斜方硫(a-硫)、卩-單斜硫和Y-單斜硫。室溫下唯一穩(wěn)定存在的形式是正交硫。它們都易溶于CS2中,都是由s8分子組成的。在環(huán)狀分子中,每個(gè)硫原子以SP3雜化軌道與另外兩個(gè)硫原子形成共價(jià)單鍵相聯(lián)結(jié)。對(duì)s6、s8、S12、SX等分子形成的晶體結(jié)構(gòu)分析表明,分子中每個(gè)S原子均與2個(gè)S原子成鍵,S-S鍵長(zhǎng)206pm,ZSSS約為105。。、硒單質(zhì):有三種紅色單斜多晶態(tài)(無(wú)定形)物質(zhì)(a、卩、Y),是由Se8環(huán)組成,彼此的差別僅在分子間環(huán)的堆積不同,屬于不良導(dǎo)體。室溫下最穩(wěn)定的是灰硒(由螺旋型鏈Se?構(gòu)成的晶體,帶有金屬光澤的脆性晶體),熱力學(xué)上最穩(wěn)定的形式。市售商品則通常稱為黑硒(玻璃態(tài),包含巨型聚合環(huán),每個(gè)環(huán)有近1000個(gè)原子,具有復(fù)雜的不規(guī)則結(jié)構(gòu))。、碲單質(zhì):僅有一種銀白色的晶形,稱為灰碲,是帶有金屬光澤的脆性晶體。*同素異形體的復(fù)雜性,從S經(jīng)Se到Te迅速縮減。⑵、物理性質(zhì)
02SSeTe顏色、狀態(tài)無(wú)色氣體黃色固體灰色固體銀白色固體熔點(diǎn)/—-218.4112.8217452沸點(diǎn)/—-183444.6684.91390逐漸升 ?- 高密 度1.43g/L2.07g/cm34.81g/cm36.25g/cm3逐漸增 ?大非金屬過(guò)02SSeTePo渡到金屬典型的非金屬準(zhǔn)金屬(有金屬光澤的脆性晶體)典型的金屬導(dǎo)電性(絕緣體)不導(dǎo)電典型的半導(dǎo)體能導(dǎo)電金屬導(dǎo)體⑶、化學(xué)性質(zhì)*單質(zhì)的化學(xué)活潑性:02>S>Se>Te、氧族單質(zhì)不跟h2o或稀酸反應(yīng)、跟濃硝酸的作用:6HNO3+S-H2SO4+6NO2+2H2O(S:0—+6),4HNO3+Se^H2SeO3+4NO2+H2O(Se:0—+4),4HNO3+Te^H2TeO3+4NO2+H2O(Te:0—+4);、硒和碲也能跟大多數(shù)元素直接化合(當(dāng)然要比O2和S困難一些)。S+02=點(diǎn)燃so2(空氣中,淡藍(lán)色火焰;純o2中,藍(lán)紫色火焰)Se+O2-高溫SeO2(白色固體,易揮發(fā)。)純藍(lán)色火焰Te+O2-高溫TeO2(白色固體,不揮發(fā)。)綠藍(lán)色火焰3、氣態(tài)氫化物⑴、物理性質(zhì)H2X物理性質(zhì)顏色、狀態(tài)氣味在水中溶解性(常溫下飽和溶液)毒性h2s臭雞蛋氣味能溶于水0.1mol/L劇毒H2Se無(wú)色氣體惡臭比h2s小0.084mol/L比h2s更大H〔Te0.09mol/L⑵、化學(xué)性質(zhì)HQh2sH2SeH2Te單質(zhì)跟h2反應(yīng),生成h2x的難易極易(燃燒、爆炸)加熱時(shí)能化合加熱時(shí)能化合不能直接化合 ?單質(zhì)跟h2反應(yīng)生成H2X,由易到難;h2x熱穩(wěn)性2000—以上,只有0.588%分解H2為和O2300—以上分解不穩(wěn)定加熱時(shí)易分解不穩(wěn)定受熱極易分解 ?熱穩(wěn)定性依次顯著減弱;還原性—?還原性依次增強(qiáng);Ka酸性Ka1=1.37x10-7Ka2=7.1x10-15Ka]=1.3x10-4Ka2=1x10-11Ka]=2.3x10-3Ka2=1.6x10-11 ?酸性依次增強(qiáng)。S+H2 £H2S,Se+H2 —H2Se,Te+H#^fGm0,298K/kJ?mol-1H2O(g)-228.59H2O(l)-237.19H2S(g)-33.02H2Se(g)71.1H2Te(g)138.5O2+4H++4e-=2H2O,?e=1.23V;S+2H++2e-=H2S,?o=0.14V;Se+2H++2e-=H2Se,?e=-0.40V;Te+2H++2e-=H2Te,?e=-0.72V;4、氧化物及其水合物⑴、色態(tài)
①、氧化物的色態(tài)SO2SeO2TeO2SO3SeO3TeO3無(wú)色體白色固體,白色固體無(wú)色易揮發(fā)晶體,白色(或淡黃)a型,'黃,易溶易揮發(fā),升華溫,不揮發(fā),熔點(diǎn)16.8C,沸點(diǎn)固體,極易吸色固體;于水。度315°C;易溶難溶于44.8C。跟水反應(yīng)水,生成B型,灰于水,易吸濕。水。生成h2so4H°SeO4色固體。h2so3H2SeO3H2TeO3h2so4H2SeO4H2TeO4常溫下1L水能溶解40LSO2,相當(dāng)于10%的溶液(1.6mol/L),受熱分解。無(wú)色固體,55C脫水,生成SeO2。白色固體,微溶于水、氨水,溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿。室溫時(shí)易失水而成為T(mén)eO2。21無(wú)色油狀液體2 1無(wú)色固體,易潮解,易溶于水。類(lèi)似硫酸,高濃度時(shí)能使有機(jī)物炭化。24白(無(wú))色固體。②、氧化物水化物的色態(tài)⑵、酸性①、②、H2XO4 2 4 1比SOd比Se。,H6TeO6(碲酸脫水中間產(chǎn)物H2TeO4)第一步電離完全,Ka2=1.0x10-2第一步電離完全,Ka2=1.1x10-2Ka1=6.8x10-7,Ka2=4.1x10-11(強(qiáng)酸)酸性相 近弱 酸 ?酸 性 減 弱1.23V⑶、氧化還原性e氧和硫?a 3 1h2so3H2SeO3H2TeO3(有兩性)Te0(0H)2堿式電離Ka] 3 1h2so3H2SeO3H2TeO3(有兩性)Te0(0H)2堿式電離Ka]=1.3x10-2Ka2=6.3x10-8Ka1=2.4x10-3Ka2=4.8x10-9Ka1=2x10-3Ka2=1x10-8TeO(OH)2=TeO(OH)++OH-,K=10-n ?酸 性 減 弱H2XO3O2.07VU32.05VS2O; SO22.05VS2O; SO2°?17V40.51V一-HSO SO2-2 3 46I0.45V0.401V008Vs空J(rèn)hs23 2氧和硫124VO3^2^°2衛(wèi)江HO2坐亠OH--0.92V-0?-0.92V-0?508?S2-TOC\o"1-5"\h\zSO2--0.92VSO2--0.58VS2O2--0.74Vs4 3 2 315V 0.74V -0.40VSe6 H2SeO3 Se H2Se4 2 3 2e?be?b$
%SeOi- SeOz- Se Se2-4 302V 0.53V -0.72VH6TeQ TeO2 Te H2Te6622<0.4V -0.57V?-1.14V_?bTeQ- TeQ- Te Te2-、SO2"以還原性為主,但是SeO2和TeO2主要顯示氧化性,容易被還原成游離態(tài)的硒和碲I、SeO2和H2SeO3能氧化H2S、HI、SO2H2SeO3+2SO2+H2O^2H2SO4+Se,SeO2+2H2S—2S+Se+2H2O,H2SeO3+4HI—2I2+Se+3H2OII、在強(qiáng)氧化劑(F2、ci2、濃H2O2、KMnO4等)作用下,H2SeO3、H2TeO3被氧化成H2SeO4和H6TeO6。5H2TeO3+2HClO3+9H2O—5H6TeO6+Cl2,H2Se03+Cl2+H20—H2SeO4+2HCl,6 6 2 3 3 2 6 6 2 2 3 2 2 2 4TeO2+H2O2(?=30%)+2H2O-H6TeO6(H2SO4介質(zhì))②、H2SO4、H2SeO4、H6TeO6的氧化性比較:H2SeO4>H6TeO6>H2SO4H2SeO4不但能氧化H2S、S02、I-、Br-,中等濃度(50%)的H2SeO4還能氧化Cl-。H6TeO6也能氧化Cl-。H2SeO4(濃)+2HCl^H2SeO3+Cl2T+H2O,H6TeO6+2H++2Cl-fTeO2+Cl2T+4H2O5、硒和碲的存在與用途⑴、存在:Se和Te都是稀有的分散元素,在地殼里?(SeplxlO-8,?(Te)~1x10-8。它們以極微量共存于各種硫化物的礦物里(如黃鐵礦FeS2、閃鋅礦ZnS、黃銅礦CuFeS2即Cu2S?Fe2S3、輝銅礦Cu2S…),可以從硫化物礦焙燒的煙道灰中回收。硫酸工業(yè)的煙道塵和洗滌塔的淤泥、電解銅的陽(yáng)極泥等,成為制取Se和Te的主要原料。例如SeO2+2SO2+2H2O-2H2SO4+Se(紅色無(wú)定形硒)⑵、用途、硒I、灰硒是鏈狀晶體,屬于金屬型。在光照下它的導(dǎo)電能力比在暗處大幾千倍,是典型的半導(dǎo)體。在半導(dǎo)體技術(shù)中用來(lái)制造整流器、光電管和光導(dǎo)體(硒光電池)。11、由真空沉積的無(wú)定形硒,是理想的靜電印刷用光導(dǎo)體(如施樂(lè)復(fù)印機(jī))。111、硒作玻璃脫色劑(少量的硒加到普通玻璃中,可消除由于玻璃中含有Fe2+而產(chǎn)生的綠色一少量硒的紅色與綠色互補(bǔ)而成為無(wú)色)。W、制造硒紅寶石玻璃。在玻璃中加入CdSe和CdS的固體顆粒一膠態(tài)分散體,當(dāng)Cd(S,Se)含有約10%CdS時(shí),可獲得最深的紅寶石色澤,但CdS相對(duì)濃度增加時(shí),顏色從紅變黃:紅(40%CdS),橙(75%CdS),黃(100%CdS)°V、CdS中添加CdSe,便得到耐熱的紅色顏料,廣泛用于塑料、油漆、油墨和搪瓷的制造?!啊⑸倭课F用來(lái)增進(jìn)不銹鋼的鑄造、鍛壓與加工。⑷、CdSe也是熒光物質(zhì)。哪、口服亞硒酸鈉可預(yù)防和治療克山病。、碲I、把Te加入到鋼和銅里,可以改善機(jī)械加工性能和抗腐蝕性能。11、少量Te加入到鉛中,可增加鉛的硬度和彈性,用于制造鉛纜繩。111、碲化合物在橡膠工業(yè)中有時(shí)用作催化劑和固化劑,提高橡膠的可塑性,抗熱、抗氧化和耐磨性能。W、用于制造化合物半導(dǎo)體,如CdTe、Al2Te3、Bi2Te3。二、硫及其化合物1、硫⑴、物理性質(zhì):斜方硫?yàn)辄S色固體,密度2.06g/cm3,熔點(diǎn)112.8°C,沸點(diǎn)444.6°C。卩-單斜硫?yàn)闇\黃色針狀晶體,密度為1.96g/cm3;熔點(diǎn)為119.3C,沸點(diǎn)444.6C,折射率2.038。它們的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性都很差,性松脆,不溶于水,微溶于乙醇和乙醚,易溶于cs2、CCl4、苯和環(huán)已烷等非極性溶劑中。從CS2中再結(jié)晶,可得到純度很高的晶狀硫正交硫晶體。S在通常情況下最穩(wěn)定,溫度升到95.6C以上則Sr穩(wěn)定,在95.6C這兩種變體處于平衡Ps(斜方)r>95-6^s(單斜),4Hm=0.398kJ?mol1V95.6C如果將Sa迅速加熱,由于無(wú)足夠時(shí)間向Sp轉(zhuǎn)化,它將在112.8C時(shí)熔化。如果緩慢加熱,則超過(guò)369K,斜方硫就轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡绷?,單斜硫的mp為119.3C。⑵、化學(xué)性質(zhì)S元素是比較活潑的非金屬元素,但比氧、氯的活潑性要弱。原子半徑增大o(+^/ciC^/^?7最外層電子數(shù)增加,原子半徑減小,核電荷數(shù)增加
、跟金屬的反應(yīng):S+Fe厶FeS(硫化亞鐵,黑色),3S+2A1厶Al2S3(干燥),S+2Cu厶Cu2S(硫化亞銅,黑色),S+Zn丄ZnS(硫化鋅,白色,ZnS用于涂料、油漆、白色和不透明的玻璃、橡膠和塑料等。)S+Hg=HgS(硫化汞,黑色),不慎將水銀落地,清除汞的方法。S+2Ag=Ag2S(硫化銀,黑色),Ag2S用于黑色鑲嵌術(shù)和陶瓷制造。銀器變黑:2H2S+O2(空氣)-2S+2H2O,2S+4Ag-2Ag2S;2H2S+4Ag+O2-2Ag2S+2H2O;H2S+2AgfAg2S+H2f,Ag2S(s)+2e- 2Ag+S2-,?e(Ag2S/Ag,S2-)=-0.71V。、跟非金屬的反應(yīng)S+H2300qH2s,2S+C高溫?CS2,S+3F2=SF6(絕緣氣體),S+O2直燃SO2(空氣中,淡222室溫22藍(lán)色火焰;純02中,藍(lán)紫色火焰),S+Cl2(過(guò)量) SCl2(紅棕色液體,40°C分解,濕空氣中發(fā)煙,在水中分解。)SCl2是橡膠硫化劑、有機(jī)物氯化劑,制造硫化油等。[+4]氧化數(shù)物質(zhì):SX4(SF4),SOX2(SOF2、SOCl2)SO2,(X表示鹵素原子)③、跟其它物質(zhì)的反應(yīng)3S+6OH-■共煮2S2-+SO32-+3H2O[制造“石(灰)硫(黃)合劑”的反應(yīng)],S+2H2SO4(濃)亠3SO2f+2H2O⑶、S的用途①、制造H2SO4:②、橡膠制品;③、黑火藥、焰火、火柴;④、制造農(nóng)藥;⑤、硫黃軟膏,治療皮膚病。2、硫化氫和氫硫酸、金屬硫化物⑴、物理性質(zhì)完全燃燒:2H2S+3O2=點(diǎn)燃2SO2+2H2O(空氣充足,不完全燃燒:2H2S+O2=點(diǎn)燃2S+2H2O(空氣不足)向冷的表面,令S沉積)比SI無(wú)色氣體I臭雞蛋氣味I常溫常壓下,飽和溶液c(H2S)u0.1mol/L|劇毒*空氣中H2完全燃燒:2H2S+3O2=點(diǎn)燃2SO2+2H2O(空氣充足,不完全燃燒:2H2S+O2=點(diǎn)燃2S+2H2O(空氣不足)向冷的表面,令S沉積)⑵、化學(xué)性質(zhì)①、熱穩(wěn)定性^fGm°298K/kJ?mol-1H2O(g)H2S(g)H2Se(g)H2Te(g)-228.59-33.0271.1138.5分解溫度>1000C400C(300C以上開(kāi)始分解,1700C分解完全)300C0C分解率1200C分解0.02%,2000C分解4%(2000C以上分解0.588%?)1000C分解25%**RHn亠R+n/2H2f分解溫度,指有關(guān)產(chǎn)物的氣體分壓達(dá)到101.3kPa時(shí)的溫度。②、強(qiáng)還原性I、可燃性淡藍(lán)色火焰)(煉油廠除硫:將空氣中燃燒的h2s引II、能和許多氧化劑起反應(yīng)(能被FeCl3、I2、SO2等溫和的氧化劑氧化)2H2S+O2f2SJ+2H2O(H2S水溶液,久置變渾濁),H2S(g)+I2(aq)fSJ+2HI,H2S+2FeCl3f2FeCl2+SJ+2HCl,SO2(g)+2H2S(g)f3SJ+2H2O,與強(qiáng)氧化劑反應(yīng),產(chǎn)物:S或SO42-。H2S+4Cl2+4H2O^H2SO4+8HCl,H2S+4Br2+4H2O^H2SO4+8HBr(能使溴水褪色)H2S+H2SO4(濃)fSO2+SJ+2H2O,5H2S+2KMnO4+3H2SO4-K2SO4+2MnSO4+8H2O+5S;(能使高錳酸鉀溶液褪色)
5H2S+2MnO4-+6H+f2Mn2++8H2O+5SJ,5H2S+8MnO4-+14H+^8Mn2++12H2O+5SO42-
3H2S+2HNO3(稀)=3S+2NOf+4H2O,H2S+2HNO3(濃)=S+2NO2f+2H2O、弱酸性氫硫酸是二元弱酸,能使石蕊試液變?yōu)闇\紅色,能使?jié)櫇竦拇姿徙U試紙變黑。H2S=H++HSH2S=H++HS-,Kax9=Ka19=5.7x10-8;HS-=H++S2-,Ka29=1.2x10-15;H2S+NaOH(不足量)=NaHS+H2O,H2S+2NaOH(過(guò)量)=Na2S+2H2OH2S+Pb(Ac)2=PbSJ(黑色)+2HAc,H2S+CuSO4=CuSJ(黑色)+H2SO4⑶、H2S的實(shí)驗(yàn)室制法①、原理:FeS+2H+=Fe2++H2Sf(用稀HCl或稀H2SO4)(塊固、液,混合,不加熱制氣。)②、裝置:H2、CO2、H2S的制取裝置相同)*所謂裝置,通常包括“發(fā)生、除雜、收集、凈化”等幾部分裝置。其中發(fā)生裝置要根據(jù)“反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件”來(lái)確定。收集裝置要根據(jù)生成物的性質(zhì)來(lái)確定。)、收集:向上排空氣法(由生成物h2s的性質(zhì)決定)、檢驗(yàn)是否收集滿瓶:用潤(rùn)濕的醋酸鉛試紙、尾氣處理:凈化劑用CuSO4溶液或NaOH溶液。⑷、金屬硫化物溶于水在水中完全水解不溶于水K+、Na+、NH+、4Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+的硫化物,溶于水,發(fā)生程度不等的水解作用。Al2S3和Cr2S3完全水解,析出沉淀A1(OH)3(白)、Cr(OH)3(灰綠),放出H2So溶于稀HC1不溶于稀HC1MnS(淺粉紅),ZnS(白),F(xiàn)eS(黑),F(xiàn)e2S3(黑)溶于熱hno3Ag2S(黑),PbS(黑),CuS(黑),Bi2S3(暗褐),CdS(黃)不溶于hno3可溶于王水或Na2S溶液。HgS(黑)硫化物的溶解性,用金屬的極化能力大小來(lái)解釋。9?17e-過(guò)渡元素;18+2e-,T1+、Pb2+、Bi3+;18e-,Cu族一價(jià)離子,Zn族二價(jià)離子;極化作用大,溶解度小MS:K>10-24溶于稀HC1中;10-30VK<10-25溶于濃HC1中;Kspspsp<10-30溶于HNO3或王水中。3HgS+2HNO3+12HCl=3HgCl42-+3S;+6H++2NOT+4H2O,HgS+Na2S=Na2[HgS2]3HgS+8H++2NO3-+12Cl-=3HgCl42-+3S;+2NOT+4H2O*溶于濃HC1,配位酸溶解SnS+2H++4Cl-fSnCl42-+H2S,SnS2+4H++6Cl-—SnCl62-+2H2S,PbS+2H++4Cl-—PbCl42-+H2S,4 2 2 6 2 4 2Sb2S3+6H++12Cl-—2SbCl63-+3H2S,Sb2S5+6H++12Cl-—2SbCl63-+3H2S+2S,23 6 2 25 6 2Bi2S3+6H++8Cl-f2BiCl4-+3H2S,CdS+2H++4Cl-—CdCl42-+H2S,*溶于硝酸,氧化性酸溶解Bi2S3+8HNO3f2Bi(NO3)3+2NO+3S+4H2O,3PbS+8HNO3—3Pb(NO3)2+2NO+3S+4H2O,3CuS+8HNO3—3Cu(NO3)2+2NO+3S+4H2O,3Ag2S+8HNO3—6AgNO3+2NO+3S+4H2O,⑴、水解硫化物的一條重要性質(zhì)是都有不同程度的水解,因S2-是弱酸根離子。SiS2+3H2O=H2SiO3+2H2S(通常不可逆)還有的硫化物如Cr2S3、SiS2+3H2O=H2SiO3+2H2S(通常不可逆)還有的硫化物如Cr2S3、Al2S3在水中完全水解。Al2S3+6H2O=2Al(OH)3;+3H2ST(只能用干法制備Al2S3)即:A13++2H2O=A1(OH)3J+3H+,S2-+2H2O二H2Sf+2OH-,H++OH-=H2O故不能用濕法,即從2溶液中進(jìn)行制3備。硫化物水解2使溶液2呈堿性。 2⑵、相互作用Na2S+CS2=Na2CS3不穩(wěn)定,Na2CS3+H2SO4=Na2SO4+H2CS3,H2CS3=H2+CS2⑶、還原:其氧化產(chǎn)物為s、h2so3、h2so4,取決于反應(yīng)條件⑷、AS2S3黃色ZnS白色I(xiàn)T、 VtT.7JJG°2S3黃色Ges?白色Sb2S3橙色CdS黃色7黃色SUS?黃色
Bi2S3黑色HgS黑色Tl2S3黑色PbS黑色隨著原子序數(shù)增加,顏色加深,這主要是硫化物中共享的離域鍵增加,也可以從離子極化解釋顏色加深。一般說(shuō)來(lái),硫化物總是比對(duì)應(yīng)的氧化物的顏色要深,溶解度要小,為什么?(極化作用:2-比O2-具有較大的變形性)硫化物中絕大多數(shù)是金屬硫化物,可以認(rèn)為是氫硫酸生成的鹽。因氫硫酸為二元酸,故存在正鹽和酸式鹽,所有的酸式鹽均溶于水。這里著重講一下金屬硫化物(正鹽)。金屬硫化物在水中有不同的溶解性和特征顏色,故長(zhǎng)期以來(lái)在分析上作為定性分組(對(duì)金屬離子分組)的依據(jù),目前仍是一種最好的金屬離子分組鑒別的方法,這種對(duì)陽(yáng)離子的系統(tǒng)分析方法稱為硫化氫系統(tǒng)分組方案。它以HC1、h2s、(nh4)2s和(nh4)2co3為組試劑,將幾十種陽(yáng)離子分為五組①、從離子極化的觀點(diǎn)作定性解釋硫化物的這種分組可從離子極化的觀點(diǎn)作理論上的定性解釋。從離子結(jié)構(gòu)看,I、II組的離子具有18或18+2外層電子結(jié)構(gòu),III組為9-17電子結(jié)構(gòu)或高電荷的8電子外殼結(jié)構(gòu);W、V組則是具有8電子外殼的低電荷離子。②、從ArG0判斷 m 金屬陽(yáng)離子分組依據(jù)硫化物不溶于水硫化物溶于水硫化物不溶于稀酸硫化物溶于稀酸碳酸鹽不溶于水碳酸鹽溶于水氯化物不溶于水氯化物溶于水硫化物不溶于Na2S硫化物溶于Na2S組內(nèi)離子Ag+、Hg22+、(Pb2+)Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+V)、Sn4+Hg2+、As(III、V)、Sb(III、Fe3+、Mn2+、Al3+、Zn2+、Cr3+、C02+、Fe2+、Ni2+Ba2+、Sr2+、Ca2+Mg2+、K+、Na+、NH4+組名稱I組銀組鹽酸組II組銅錫組硫化氫組III組鐵組硫化銨組W組鈣組碳酸銨組V組鈉組可溶組組試劑HCl0.3mol/lHClH2Snh3+nh4ci(nh4)2sNH3+NH4C1(nh4)2co3一例:含CU2+、Pb2+、Zn2+、Mn2+各0.01mol/l的混合溶液,加HC1調(diào)至c(H+)=0.3mol/l,向溶液通H2s至飽和,向能生成哪些硫化物沉淀?分析:此題中的陽(yáng)離子分屬陽(yáng)離子II組、III組,解此題需先計(jì)算溶液中S2-濃度,然后將K=K1xK2相應(yīng)金屬離子與S2-的濃度積與其Ksp比較。解:飽和c(H2S)=0.1mol/l,由H2S 2HK=K1xK2c2(H+)-c(S2-)K1-K2二 -二5.7X10-8X1.2X10-15二6.84x10-23aa c(HS)2c2(H+)?c(S2-)=6.84x10-23x0.1=6.84x10-24c(S2-)=6.84x10-24/(0.3)2=7.6x10-23(mol/l)相應(yīng)金屬硫化物均為MS型,Qi=c(M2+)?c(S2-)=0.01x7.6x10-23c(Cu2+)?c(S2-)=0.01x7.6x10-23=7.6x10-25>Ksp(CuS)=8.5x10-45c(Pb2+)?c(S2-)=0.01x7.6x10-23=7.6x10-25>KSp(PbS)=3.4x10-28c(Zn2+)?c(S2-)=7.6x10-25<KSp(ZnS)=1.2x10-23c(Mn2+)?c(S2-)=7.6x10-25<KSp(MnS)=1.4x10-15計(jì)算表明時(shí),溶液中將有CuS、PbS沉淀生成,即II組的CU2+、Pb2+在0.3mol/l的酸中沉淀。由于MS具有還原性,故很多難溶硫化物可用氧化性酸如HNO3處理,使其溶解。⑸、硫化物可分成導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體⑸、多硫化物,-2/n氧化數(shù)物質(zhì):例如,TiS2:金屬導(dǎo)電,ZrS2:半導(dǎo)體,HfS2⑸、多硫化物,-2/n氧化數(shù)物質(zhì):堿金屬及堿土金屬硫化物,以及硫化銨的溶液能溶解單質(zhì)硫生成多硫化物,如
Na2S+(x-l)S=Na2Sx,Na2S+S^Na2S2,(NH4)2S+(x-1)S=(NH4)2Sx,類(lèi)似于多鹵化物,,極化作用形成化學(xué)鍵(極化力),顏色與加入X多少,由黃色-紅色。酸化h2s2xH2S+(x-1)SINa酸化h2s2xH2S+(x-1)SI2 2X.(NH4)2S+(x-1)S=(NH4)2SxJ在硫化物的濃溶液中加入硫黃粉時(shí),硫溶解而生成相應(yīng)的多硫化物。⑴、結(jié)構(gòu):多硫離子具有鏈狀結(jié)構(gòu)。例如S32-為[S-S-S]2-;S原子SP3雜化,鍵角103°⑴、性質(zhì):水溶液一般顯黃色,隨著X值的增加多硫化物的顏色由黃、橙而至紅色。①、在酸性溶液中不穩(wěn)定,易生成H2S和SoNa2S2fS+H2S+Na+,Sx2-+2H+=H2Sf+(x-l)SJ,歧化。、氧化性和歧化反應(yīng)Na2S2=Na2S+SJ,歧化;這是因多硫離子中存在著與過(guò)氧鏈類(lèi)似的過(guò)硫鏈。實(shí)驗(yàn)室中的Na2S、(NH4)2S等長(zhǎng)期放置也會(huì)形成多硫化物(由無(wú)色變至黃色溶液),這是因?yàn)榱蚧锟杀豢諝庵械?2氧化而析出S:1/2O2+S2-+H2O=S+2OH-;然后析出的硫與硫化物反應(yīng)形成多硫化物。多硫化物主要做氧化劑,氧化一些還原劑:Na2S2是脫毛劑、CaS4是殺菌劑。氧化劑:Na2S2+SnS=SnS2+Na2S,SnS+Na2S2=Na2SnS3,3Na2S2+As2S3=2Na3AsS4+S還原劑:4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2;思考:多硫化物與過(guò)氧化物性質(zhì)的異同?結(jié)構(gòu)、氧化數(shù)、與酸反應(yīng)、氧化性。在硫化物的濃溶液中加入硫黃粉時(shí),硫溶解而生成相應(yīng)的多硫化物。例如,(NH4)2S+(X-1)S=(NH4)2Sx,隨著x的增加,多硫化物的顏色由無(wú)色變?yōu)辄S色、紅色。Na2S2是脫毛劑、CaS4是殺菌劑。多硫化物和酸反應(yīng),生成H2S和SoSx2-+2H+=H2Sf+(x-l)SJ硫能形成多種氧化物和含氧酸。主要介紹硫的含氧酸及其鹽,硫的含氧酸除硫酸和焦硫酸外,多數(shù)只能存在于溶液中,但鹽卻比較長(zhǎng)穩(wěn)定。下表列出了一些主要類(lèi)型的硫的含氧酸及其鹽。硫的含氧酸及其鹽硫的氧化值酸的名稱化學(xué)式結(jié)構(gòu)式存在形式(代表物)+2硫代硫酸H2S2O3SH—0-SO—HO土卜rm(Na2S2O3)+3連二亞硫酸H2S2O4O>HO S S OH土卜rm(Na2S2O4)+4亞硫酸H2SO3HO S OH酸溶液、鹽(Na2SO3)+4焦亞硫酸H2S2O5…OO…H—o—s—o—s—o—h酸溶液、鹽(Na2S2O5)+6硫酸H2SO4OH—O—SO—HO酸、鹽(Na2SO4)+6焦硫酸H2S2O7O OH—O—j—O—S—H酸、鹽O O
+7過(guò)二硫酸H2S2O8O OH—0—「O—O—廠0—HO O酸溶液、鹽(Na2S2O8)+8過(guò)一硫酸H2SO5OH—O—S—0—O—H O 酸溶液、鹽(Na2SO5)下面討論硫的幾種重要的含氧酸及其鹽。3、二氧化硫、亞硫酸及其鹽⑴、二氧化硫、結(jié)構(gòu):SO2,SP2雜化;SO2的分子為角形,成鍵方式類(lèi)似于O3:中心S原子以sp2雜化軌道與兩個(gè)O原子各形成一個(gè)G鍵,再以垂直于sp2軌道平面的價(jià)層2P軌道(有一對(duì)電子)與兩個(gè)O原子相互平行的2P軌道(各有一個(gè)電子)重疊形成一個(gè)n43離域n鍵,故SO2中的S-O鍵鍵長(zhǎng)143pm,小于S-O單鍵155pm,具有雙鍵特征,SO2分子是極性分子。S73pm:OS73pm:O—S—OO119?50O33、so2的物理性質(zhì)無(wú)色、有刺激性氣味的氣體,有毒,(p(SO2)<8x10-6時(shí),不產(chǎn)生明顯生理影響。P(SO2)>p(空氣),較空氣重2.26倍。易溶于水[常溫常壓下,1L水能溶解40LSO2,相當(dāng)于10%的溶液;飽和溶液c(H2SO3)ul.6mol/L]。so2有極性,易液化(做非水溶劑,液態(tài)so2是許多物質(zhì)的良好溶劑),氣化熱高,是好的致冷劑。SO2是大氣主要污染源之一(環(huán)境大氣監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一),也是西南地區(qū)酸雨源。、化學(xué)性質(zhì)I、 so2具有酸性氧化物的通性so2是亞硫酸(H2SO3)的酸酐,部分與水作用生成亞硫酸:so2+h2oh2so3(*可逆反應(yīng):
在同一條件下,既向正反應(yīng)方向進(jìn)行、同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng),叫做可逆反應(yīng)。)SO2+Ca(OH)2—CaSO3J+H2O,SO2+NaOH—NaHS03,NaHSO3+NaOH—Na2SO3+H2O2SO2+H2O+Na2CO3f2NaHSO3+CO2f,SO2+H2O+2Na2CO3^2NaHCO3+Na2SO3II、 氧化還原性SO2中S氧化數(shù)為+4,介于高(+6)、低(-2)氧化態(tài)之間,因此既有氧化性,又有還原性,但以還原性為主。so2so2(h2so3)(S:+4價(jià))失2e-作還原劑產(chǎn)物SO42-,SO3(S:+6價(jià))得4e-作氧化劑產(chǎn)物S,(S:0價(jià))SO2與MnO4-、Cr2O72-、鹵素等反應(yīng),本身被氧化為SO42-,如:SO2+X2+2H2O^H2SO4+2HX,(X=C1、Br、I)(SO2能使溴水褪色);SO2+Br2+2H2OfH2SO4+2HBr(能使溴水褪色)5SO2+2MnO4-+2H2Of2Mn2++5SO42-+4H+,(SO2能使酸性高錳酸鉀溶液褪色);催化劑.2S0?+0?半化汁2SO3;此反應(yīng)用于制備H?SO4。22加熱324SO2(g)+2H2S(g)f3SJ+2H2O,此反應(yīng)用于除去煉油廠、發(fā)電廠廢氣中的硫。下面的反應(yīng)用于硫化物礦石冶煉廠回收硫,SO2SO2+2CO773K鋁釩土"O+SIII、漂白性加合性:染料加成,漂白,不穩(wěn)定,重新顯色。SO2能和某些有色的有機(jī)物加合,形成無(wú)色的加合物,所以SO2被用來(lái)漂白紙漿、草編織
品、草帽等等。這種無(wú)色的加合物不穩(wěn)定,容易分解,使有色物質(zhì)恢復(fù)原來(lái)的顏色°CSO2能使品紅溶液褪色,加熱后紅色復(fù)現(xiàn)。)*2005年5月27日《文摘周報(bào)》轉(zhuǎn)載“人民網(wǎng)”文報(bào)道,市場(chǎng)上銷(xiāo)售的一次性筷子,通常用二氧化硫進(jìn)行漂白。如果人體攝入二氧化硫濃度太高,會(huì)刺激呼吸系統(tǒng),導(dǎo)致哮喘病復(fù)發(fā)。④、so2的制法I、 工業(yè)上采用煅燒黃鐵和燃燒硫磺的方法礦制備SO2:2 點(diǎn)燃3FeS2+8O2煅燒Fe3O4+6SO2T,4FeS2+llO2煅燒2Fe2O3+8SO2T,S+O2點(diǎn)燃SO2II、 實(shí)驗(yàn)室Na2SO3+2HCl=2NaCl+SO2T+H2O,Na2SO3+H2SO4fNa2SO4+H2O+SO2廣粉末狀固體+液體一氣體”(不用加熱)(裝置類(lèi)似于實(shí)驗(yàn)室制Cl2的裝置,但不要酒精燈)⑵、亞硫酸及其鹽①、②、I、亞硫酸的結(jié)構(gòu):h2so3,s采取SP3雜化,h2so①、②、I、SO2的水溶液叫做亞硫酸溶液酸或加熱時(shí),平衡左移,有SO2氣體逸出;加堿時(shí),平衡右移,生成亞硫酸的酸式鹽或正鹽。不存在純的亞硫酸,因其在水溶液中,已顯著分解為so2和h2o。通常記作=h2so3。h2so3很不穩(wěn)定,僅只能存在于溶液中。常溫常壓下,1體積水約能溶SO2+H2OSO2的水溶液稱亞硫酸,SO2分子和H2O分子間存在著較弱的結(jié)合,H2SO3實(shí)際它是一種水合物酸或加熱時(shí),平衡左移,有SO2氣體逸出;加堿時(shí),平衡右移,生成亞硫酸的酸式鹽或正鹽。不存在純的亞硫酸,因其在水溶液中,已顯著分解為so2和h2o。通常記作=h2so3。h2so3很不穩(wěn)定,僅只能存在于溶液中。常溫常壓下,1體積水約能溶SO2+H2O解40體積SO2,飽和溶液相當(dāng)于c(H2SO3)ul.6mol/L。H2SO3具有酸的通性(例如,使紫色石蕊試液變紅),是一種中強(qiáng)二元酸(酸性H2SO3>H3PO4)在溶液中分步離解:H2SO3 H++HSO3-,Ka19=1.3x10-2(291K);HSO3-=H++SO32-,Ka2e=6.3x10-8(291K)比H2CO3的酸性強(qiáng)(*H2CO3的酸性,Ka19=4.2x10-7,Ka29=5.6x10-11)OII、亞硫酸可形成兩類(lèi)鹽,即正鹽和酸式鹽,如Na2SO3、Ca(HSO3)2等。SO2+Ca(OH)2fCaSO3J+H2O,SO2+NaOH—NaHSO3,NaHSO3+NaOHfNa2SO3+H2O,2SO2+H2O+Na2CO3f2NaHSO3+CO2T,SO2+H2O+2Na2CO3^2NaHCO3+Na2SO3、亞硫酸及其鹽的性質(zhì)I、 不穩(wěn)定性:受熱易分解,如:H2SO3厶SO2T+H2O,4Na2SO3亠3Na2SO4+Na2S(岐化)2NaHSO3丄Na2S2O5+H2O(縮合失水),遇強(qiáng)酸即分解:SO32-+2H+fSO2T+H2O,HSO3-+H+fSO2T+H2O;II、 亞硫酸及其鹽的還原性(氧化還原性):由于在二氧化硫、亞硫酸及其鹽中,硫的氧化值為+4,所以既有氧化性又有還原性,但以還原性為主,只有遇到強(qiáng)還原劑時(shí),才表現(xiàn)氧化性。在酸性條件下,亞硫酸有一定氧化性,weA(H2SO3/S)=0.45V,遇強(qiáng)還原劑時(shí)可將其氧化,如:H2SO3(aq)+2H2S(g)^3S;+3H2O,S(s)+2H++2e- H2S,仇e(S/H2S)=0.14V;H2SO3+4H++4e-=SJ+3H2O,pAe(H2SO3/S)=0.45V。在堿性條件下,亞硫酸鹽則只顯強(qiáng)還原性:SO42-+H2O+2e-=SO32-+2OH-,90b(SO42-/SO32-)=-0.92V,還原性很強(qiáng);SO32-+3H2O+4e-=SJ+6OH-,9°B(SO32-/S+OH-)=-0.66V,氧化性極弱。總之,在酸性條件下,亞硫酸及其鹽既有一定氧化性,又顯較弱的還原性,但在堿性條件下則顯強(qiáng)還原性。還原性:SO32->H2SO3>SO2;氧化性:SO32-<h2so3<so2;用薩來(lái)判斷。還原性以亞硫酸鹽為最強(qiáng),其次為亞硫酸,二氧化硫最弱。亞硫酸鹽比亞硫酸具有更強(qiáng)的還原性:SO42-+4H++2e-=H2SO3+H2O,pAe(SO42-/H2SO3)=0.17V;SO42-+H2O+2e-=SO32-+2OH-,p?B(SO42-/SO32-)=-0.92V;O2+4H++4e- 2H2O,9a°=1.229V;O2+2H2O+4e- 4OH-,9Bo(O2/OH-)=0.401V;空氣中的O2可氧化亞硫酸及亞硫酸鹽:2H2SO3+O2f2H2SO4,2Na2SO3+O2f2Na2SO4,因此,保存亞硫酸或亞硫酸鹽時(shí),應(yīng)防止空氣進(jìn)入。2H2SO3+O2(空氣)=2H2SO4(慢),2Na2SO3+O2(空氣)=2Na2SO4(快)。在實(shí)際工作中使用的Na2SO3溶液,其有效成分幾乎是逐日下降。如果要求準(zhǔn)確度高,須在使用前重新測(cè)定其含量。此外,亞硫酸和亞硫酸鹽還易迅速被強(qiáng)氧化劑所氧化,I2+2e- 2I-,呻(I2/I-)=0.54V;Br2+2e-=2Br-,?e(Br2/Br-)=1.07V;Cl2+2e-2C1-,?e(Cl2/Cl-)=1.36V;H2SO3+I2+H2O-H2SO4+2HI,I2+SO32-+H2O^2I-+SO42-+2H+,SO32-能使I2-淀粉溶液的藍(lán)色退去。H2O+Cl2+Na2SO3=2NaCl+H2SO4,Cl2+SO32-+H2Of2C1-+SO42-+2H+(Na2SO3和NaHSO3可用作漂白織物時(shí)的去氯劑)。NaHSO3+Cl2+H2O=NaHSO4+2HCl(除Cl2),這一個(gè)反應(yīng)常用于印染工業(yè)中除去漂白布匹上殘留的Cl2。應(yīng)用:亞硫酸及其鹽用途廣泛。如Ca(HSO3)2在造紙工業(yè)中用溶解本質(zhì)素來(lái)制造紙漿,Na2SO3、NaHSO3大量用于印染業(yè),NaHSO3用于作物作為抑制劑等。在Na2SO3的懸浮液中通入SO2,即得焦亞硫酸鈉(Na2S2O5),也是工業(yè)上常用的還原劑。亞硫酸及其鹽可將MnO4-還原為Mn2+,將IO3-還原為I2或I-,將鹵素單質(zhì)還原為X-,如KIO3+3SO2(過(guò)量)+3H2O=KI+3H2SO4。HI、歧化反應(yīng):4Na2SO3丄3Na2SO4+Na2S(岐化),4SO32-=3SO42-+S2,2H2S+2H++SO32-=3SJ+3H2O(反岐化)W、水解性:SO32-+H2O=HSO3-+OH-丿SOCl2+2H2O=2HCl+H2SO3,SF4+3H2O=4HF+H2SO34、硫酸⑴、SO3、結(jié)構(gòu):在不同溫度下分子結(jié)構(gòu)不同。氣態(tài)SO3分子為單分子狀態(tài),具有平面三角形結(jié)構(gòu),中心硫原子以sp2雜化軌道與三個(gè)O原子各形成一個(gè)G鍵,再與3個(gè)O各用一個(gè)與分子平面垂直的2P軌道形成一個(gè)n46離域n鍵。鍵長(zhǎng)141pm,S-O單鍵長(zhǎng)155pm。在液態(tài)時(shí),單分子SO3與三聚體(SO3)3處于平衡,溫度升高,平衡向單分子方向移動(dòng)。固態(tài)SO3有a、卩、Y三種變體,穩(wěn)定性按此順序減小。Y型一SO3為冰狀結(jié)構(gòu)三聚體,三聚(SO3)3分子,四面體;a-SO3:纖維狀(SO3)n分子,S:sp3雜化,四面體。a型和卩型則具有類(lèi)似石棉的鏈狀結(jié)構(gòu),是由(SO3)n鏈組成的層狀排布。在固態(tài)下,SO3中心S采取sp3雜化態(tài),每個(gè)S原子周?chē)?個(gè)氧原子配位(呈四面體分布),互相之間通過(guò)氧原子連接。環(huán)狀的Y變體(SO3)3中3個(gè)O聯(lián)結(jié)于2個(gè)S之間,6個(gè)O分別聯(lián)結(jié)在3個(gè)S上;鏈狀(SO3)n中,n個(gè)O聯(lián)結(jié)2個(gè)S,2n+2個(gè)O聯(lián)結(jié)在一個(gè)S上。S-O鍵長(zhǎng)約160pm。②、物理性質(zhì)無(wú)色易揮發(fā)晶體,熔點(diǎn)16.8°C,沸點(diǎn)44.8°C。室溫下是無(wú)色、易揮發(fā)晶體,熔點(diǎn)16.8C,沸點(diǎn)44.8C。極易吸收水分在空氣中形成酸霧,易溶于水生成比SO4,并放出大量的熱。SO3+H2O=H2SO4,AHe=-79.4KJ/mol2 4 3 2 2 4rm因而使水蒸發(fā)并與SO3形成酸霧,故工業(yè)上不用水吸收so3制h2so4,而用濃h2so4吸收SO3。、化學(xué)性質(zhì)I、 SO3是酸性氧化物,和堿或堿性氧化物作用生成相應(yīng)的鹽。如SO3+MgO=MgSO4。II、 so3極易吸收水分,在空氣中強(qiáng)烈冒煙,溶于水中即生成h2so4并放出大量熱,so3+h2o
fH2SO4;吸水放熱,產(chǎn)生霧,影響吸收效果所以用濃硫酸來(lái)吸收S03。**將SO3溶解在濃h2so4中所產(chǎn)生的溶液稱為發(fā)煙h2so4。III、SO3是一種強(qiáng)氧化劑,高溫時(shí)能氧化HBr、P、KI和鐵、鋅等金屬。4P+10SO3=P4O10+10SO2(高溫),2P+5SO3=P2O5+5SO2,2KI+SO3=K2SO3+I2,2HBr+SO3=Br2+SO2+H2Oow、熱穩(wěn)定性:SO34273KSO2+1/2O2,高溫下才反應(yīng),可見(jiàn)不易分解。V、溶解于液態(tài)SO2:SO2+SO3=SO2+SO42-或SO2+2SO3SO2++S2O72-,HSO3X:H2SO4中一個(gè)羥基被X取代。如干的HC1處理SO3,SO3+HC1=HSO3C1SO3+HF=H[SO3F],NH3+SO3=H[SO3NH2],SbF5?HSO3F稱為超酸。⑵、H2SO4①、h2so4的結(jié)構(gòu):H2SO4分子中心S原子采取sp3雜化態(tài),呈四面體結(jié)構(gòu)(由于空間因素等影響,兩個(gè)S-O(H)鍵長(zhǎng)分別為155pm和152pm,兩個(gè)S—O鍵鍵長(zhǎng)分別為143pm和142pm,各鍵角也有差異。S原子的兩個(gè)各占1個(gè)電子的sp3雜化軌道與羥基氧原子形成o鍵;兩個(gè)占孤電子對(duì)的sp3雜化軌道則與非羥基氧原子形成o配鍵,再形成d-pn配鍵,故分子中有兩個(gè)d-pn配鍵。在液態(tài)和固態(tài)下H2SO4分子間都存在著氫鍵。SO42-的結(jié)構(gòu):經(jīng)X射線研究表明,SO42-具有正四面體結(jié)構(gòu),S原子位于中心,氧原子位于四面體的四個(gè)頂點(diǎn),四個(gè)SfO鍵鍵長(zhǎng)均為149pm,各O-S-O鍵角也均為109°28',表明四個(gè)S-O鍵完全相同,均存在較強(qiáng)的d-pn配鍵。、物理性質(zhì)純硫酸是一種無(wú)色透明的油狀的粘稠液體,凝固點(diǎn)10.2°C。沸點(diǎn)高[?(H2SO4)=98.3%的硫酸是一種恒沸液,沸點(diǎn)338C],難揮發(fā)。?(H2SO4)=98.3%的硫酸,p=1.834g/cm3,c(H2SO4戸18.4mol/L。340C分解。工業(yè)品因含雜質(zhì)而發(fā)渾或呈淺黃色。市售H2SO4有含量為92%和98%兩種規(guī)格,密度分別為1.82g?cm-3和1.84g?cm-3(常溫)。硫酸是一種強(qiáng)酸,濃h2so4易溶于水,能以任意比例與水混溶。濃硫酸溶解時(shí)放出大量的熱。濃硫酸吸收SO3就得發(fā)煙硫酸。h2so4+xso3 H2SO4?xSO3加水稀釋發(fā)煙硫酸,就可得任何濃度的硫酸。、化學(xué)性質(zhì)I、 稀硫酸具有強(qiáng)酸的通性(第一步電離完全,Ka29=1.0x10-2)稀硫酸則表現(xiàn)出一般的酸的通性,可與金屬活動(dòng)順序表中H前金屬反應(yīng),放出H2,這時(shí)起氧化作用的不是SO42-,而是H+,從這種意義上講,稀H2SO4不顯示氧化性。H2SO4溶液:通常?(H2SO4)270%,稱為濃硫酸,具有濃硫酸的性質(zhì);co(H2SO4)<70%,稱為稀硫酸。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的稀硫酸(1:5)3mol/L、稀鹽酸(1:1至1:5)6mol/L?2mol/L、稀硝酸(1:2至1:3)約5mol/L?4mol/L。濃硫酸98%18mol/L,濃鹽酸37%12mol/L,濃硝酸68%15mol/L。II、 濃硫酸的特性i、強(qiáng)烈的吸水性*h2so4分子具有強(qiáng)烈的吸水作用,同時(shí)放出大量的熱,所以濃硫酸可以用來(lái)作干燥劑。由于濃硫酸在溶于水的過(guò)程中,h2so4和水能形成一系列穩(wěn)定的水合物,如h2so4?h2o,H2SO4?2H2O,H2SO4?4H2O,H2SO4?6H2O等。H2SO4+XH2O=H2SO4.XH2O(X=1,2,4,以及3,6,8)形成各種水合物以及水合H+。由于水合作用(包括H+的水合)要放出大量的熱。如向10mol水中加入1molH2SO4,水合過(guò)程釋放熱量達(dá)67KJo(20C時(shí)1molH2SO4與過(guò)量的H2O混合,溶解熱為85.5kJ/mol;水合能大。在溶解過(guò)程中,放出熱量〉吸收熱量)
因此在稀釋濃h2so4時(shí),切勿將水倒入酸中。若不小心將水倒入濃硫酸,因水的密度小于濃h2so4,會(huì)浮在表層受熱迅速沸騰,甚至由于產(chǎn)生劇熱會(huì)導(dǎo)致爆炸而引起事故,可使水局部沸騰而飛濺。稀釋h2so4的正確做法是在攪拌下緩慢地將h2因此在稀釋濃h2so4時(shí),切勿將水倒入酸中。若不小心將水倒入濃硫酸,因水的密度小于濃h2so4,會(huì)浮在表層受熱迅速沸騰,甚至由于產(chǎn)生劇熱會(huì)導(dǎo)致爆炸而引起事故,可使水局部沸騰而飛濺。稀釋h2so4的正確做法是在攪拌下緩慢地將h2so4沿著玻棒倒入水中。濃硫酸能?chē)?yán)重灼傷皮膚,萬(wàn)一誤濺,應(yīng)先用軟布或紙輕輕沾去,再用大量水沖洗,最后用2%小蘇打水或稀氨水浸泡片刻。*h2so4也可認(rèn)為是so3的水合物,除了h2so4(so3?h2o)和H2S2O7(2SO3?H2O)外,還有一系列穩(wěn)定的水合物:H2SO4^H2O(SO3^2H2O),H2SO4^2H2O(SO3^3H2O),H2SO4^4H2O(SO3?5H2O)……因此有強(qiáng)烈的吸水性。在工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室中常用它作干燥劑,如用于干燥ci2、h2和co2等氣體。ii、強(qiáng)烈的脫水性濃硫酸它不僅能吸收游離水,還能從含有H和O元素的一些有機(jī)化合物中(如棉布、糖、油脂)中奪取按H2O的組成相當(dāng)?shù)腍和O,吸收分子內(nèi)的水,使有機(jī)物碳化。例如:xC2H5OH+H2SO4(濃)fxC2H4+H2SO4?xH2O(x=l,2,6,8)Ci2H22Oiifl2C+llH2O,xC12H22O11+11H2SO4(濃)fl2xC+llH2SO4?xH2O(在脫水時(shí)伴隨著氧化還原反應(yīng),因而有so2、co2及CO產(chǎn)生。這就是濃h2so4的脫水作用,因此濃h2so4能?chē)?yán)重地破壞動(dòng)植物的組織,如損壞衣服、燒傷皮膚等,使用時(shí)應(yīng)加注意。iii、(熱的濃硫酸具有)強(qiáng)氧化性濃H2SO4屬于中等強(qiáng)度的氧化劑,加熱時(shí)氧化性更顯著,熱的濃硫酸可以和許多金屬或非金屬作用。它的還原產(chǎn)物一般是SO2,當(dāng)還原劑還原性較強(qiáng)時(shí),部分h2so4還可被還原為析出S甚至生成h2s。冷(指常溫下)、濃(指93%以上)的H2SO4不與Fe、Al、Cr等金屬作用,這是因?yàn)樵诶涞臐鈎2so4中,鐵、鋁表面會(huì)生成一層致密保護(hù)膜(氧化膜),使金屬單質(zhì)不與h2so4繼續(xù)作用,這種現(xiàn)象稱之為“鈍化”,故濃硫酸可以用鐵或鋁制的容器貯存。熱的濃硫酸可以和許多金屬或非金屬作用而被還原為SO2或SoA、跟金屬的反應(yīng)Cu+H2SO4(濃)亠CuO+SO2f+H2O,CuO+H2SO4(濃)亠CuSO4+H2O,5Cu+4H2SO4(濃)丄Cu2S(黑色)+3CuSO4+4H2O,Cu2S+2H2SO4(濃)厶CuS(黑色)+CuSO4+SO2T+2H2O,Cu2S+H2SO4(濃)丄Cu2SO4+H2ST,Cu2SO4+2H2SO4(濃)丄2CuSO4+SO2T+2H2O,CuS+2H2SO4(濃)丄S+CuSO4+SO2T+2H2O,Cu+2H2SO4(濃)丄CuSO4+SO2T+2H2O,Zn+2H2SO4(濃)亠ZnSO4+SO2f+2H2O,3Zn+4H2SO4(濃)厶S+3ZnSO4+4H2O,4Zn+5H2SO4(濃)厶4ZnSO4+H2ST+4H2O,2Fe+6H2SO4(濃)亠Fe2(SO4)3+3SO2T+6H2OB、跟非金屬的反應(yīng)S+2H2SO4(濃)A3SO2T+2H2O,C+2H2SO4(濃)厶2P+5H2SO4厶2H3PO4+5SO2T+2H2OC、跟化合物的反應(yīng)CO2T+2SO2T+2H2O,H2S+H2SO4(濃)=SJ+SO2+2H2O,2HI+H2SO4(濃)=I2+SO2+2H2O,H2SO4(濃)+8HI=4I2+H2S+4H20,2HBr+H2SO4(濃)=Br2+SO2+2H2O濃h2so4的氧化性強(qiáng)而稀h2so4氧化性不強(qiáng),從熱力學(xué)角度看其原因,一是濃酸溶液氧化型物質(zhì)SO42-、H+的濃度較大:SO42-+4H++2e-H2SO3+H2O,9°A=0.20V嘰化型/還原型)―0 0.0592lgca(氧化型)(氧化型/還原型)+ 卅 gcb(還原型)二是濃h2so4水合作用的貢獻(xiàn),即由濃h2so4到稀h2so4有較大的自由能降低,由AGe=-nFE0可知,這也將使還原電勢(shì)有顯著升高。rmiv、極強(qiáng)的酸性硫酸穩(wěn)定性很高,不易分解也不易揮發(fā);是二元酸中最強(qiáng)的酸oh2so4為強(qiáng)酸,是指它在水溶液中第一步是完全電離的,稀硫酸能完全解離為H+和hso4-,h2so4=h++hso4-(Ka19=1x103);但第二步電離并不完全,HSO4-只相當(dāng)于中強(qiáng)酸:HSO4-H++SO42-,Ka29=1.2x10-2O例如,在0.10mol/LH2S04中HSO-的電離度只有10%,而在0.10mol/LNaHS04中HSO-的電離度為29%o 4h2so4的酸性隨濃度增加而增強(qiáng),這要分兩部分給予說(shuō)明。第一,對(duì)于h2so4的稀溶液,阿侖尼烏斯的酸堿電離理論(1887年)是適用的,此時(shí)酸性隨濃度增加而增大的原因是H2SO4在水中電離所產(chǎn)生的H+濃度增加而造成的。第二,對(duì)于H2SO4的濃溶液以及無(wú)水硫酸,阿侖尼烏斯的酸堿電離理論已不適用;例如,10mol/L的任何一種強(qiáng)酸,其酸性是1mol/L時(shí)的1000倍,無(wú)水硫酸的酸性是1mol/L時(shí)的1011倍(即1000億倍)。事實(shí)上,當(dāng)?(H2SO4)>84.5%(即H2SO4和H2O的物質(zhì)的量之比超過(guò)1:1)時(shí),酸度仍繼續(xù)增大,此時(shí)硫酸酸性隨濃度增加而增大的原因,不僅要考慮是H2SO4在水中電離所產(chǎn)生的H+,還要注意到h2so4分子是比h3o+給出質(zhì)子能力更強(qiáng)的酸。硫酸的純?nèi)芤嚎梢援a(chǎn)生自偶電離:2H2SO4=HSO4-+H3SO4+硫酸是化學(xué)工業(yè)最重要的產(chǎn)品之一。它的用途極廣,硫酸大量用以制造化肥,也大量用于炸藥生產(chǎn)、石油煉制上。硫酸還用來(lái)制造其他各種酸、各種磯類(lèi)及顏料、染料等。⑶、硫酸鹽*硫酸能生成兩類(lèi)鹽,正鹽和酸式鹽。除堿金屬和氨能得到酸式鹽外,其他金屬只能得到正鹽。、水溶性酸式鹽的溶解性大于正鹽,酸式鹽均易溶于水,正鹽也大多易溶于水,但CaSO4、Ag2SO4微溶,PbSO4、SrSO4、BaSO4難溶,故常通過(guò)加Ba2+來(lái)檢驗(yàn)SO42-的存在。除堿金屬,堿土金屬中的Ba2+、Sr2+、Pb2+的硫酸鹽外,其它硫酸鹽均有不同程度水解。、大多數(shù)硫酸鹽含有結(jié)晶水可溶性硫酸鹽從溶液中析出的晶體常帶有結(jié)晶水,例如CuSO『5H2O,CaSO4?2H2O,FeSO4?7H2O,ZnSO『7H2O,Na2SO4?10H2O等。在這些晶體中,SO42-往往有一個(gè)H2O分子通過(guò)氫鍵與之相連,如這些含結(jié)晶水的硫酸鹽常叫做磯類(lèi),如CuSO4?5H2O稱膽磯,F(xiàn)eSO4?7H2O叫綠磯,ZnSO4?7H2O叫皓磯等(Na2SO4?10H2O俗稱芒硝)。CuSO4?5H2Of[Cu(H2O)4][SO4(H2O)]膽磯,F(xiàn)eSO『7H2O^[Fe(H2O)6][SO4(H2O)]綠磯。、形成復(fù)鹽:復(fù)鹽是由兩種或兩種以上的同種晶型的簡(jiǎn)單鹽類(lèi)所組成的化合物。多種硫酸鹽有形成復(fù)鹽的趨勢(shì),這些形成的復(fù)鹽也常稱為磯。常見(jiàn)的復(fù)鹽有兩類(lèi),其通式和實(shí)例如下:I、 第1類(lèi),通式為Mi2SO4?MiiSO4?6H2O,Mi=NH4+、K+、Rb+、Cs+;Mii=Fe2+、C02+、Ni2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、Mg2+。例如,(NH4)2SO4.FeSO4.6H2O或(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O(俗稱摩爾(Mohr)鹽)一硫酸亞鐵銨。復(fù)鹽的水溶液抗氧化能力強(qiáng)。鎂鉀磯:K2SO4?MgSO4?6H2OII、 第2類(lèi),通式為Mi2SO4?M2iii(SO4)3?24H2O,簡(jiǎn)式為MIMiii(SO4)2?12H2O,其中Mi=Na+、K+、Rb+、Cs+、NH4+、Tl+;Miii=A13+、Fe3+、Cr3+、Ga3+、V3+、Co3+。例如,K2SO4^Al2(SO4)3^24H2O明磯(鋁鉀磯)(或?qū)懽鱇A1(SO4)2?12H2O),(NH4)2SO4?Fe2(SO4)3?24H2O鐵銨磯。A13+明磯,F(xiàn)e3+鐵磯,Cr3+鉻磯。、SO42-的性質(zhì)(對(duì)稱性好,氧化性差)2HSO4-fS2O72-+H2O,S2O72-^SO42-+SO3(加熱)、熱穩(wěn)定性所有硫酸鹽基本上都是離子型化合物,硫酸鹽的熱穩(wěn)定性指SO42-是否易被分解破壞。硫酸鹽的熱穩(wěn)定與陽(yáng)離子的極化作用大小,即與陽(yáng)離子的電荷、半徑和最外層電子構(gòu)型有關(guān)。I、 活潑金屬硫酸鹽在高溫下也是穩(wěn)定的,如Na2SO4,K2SO4,BaSO4等在1000°C時(shí)也不分解。因這些鹽中陽(yáng)離子是低電荷,8電子外層結(jié)構(gòu),在高溫下它們對(duì)結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定的SO42-也不產(chǎn)生很強(qiáng)的極化作用。II、 一些高電荷的或具有9-17電子外殼、18、18+2電子外殼的陽(yáng)離子形成的硫酸鹽,如CuSO4、FeSO4、A12(SO4)3、Fe2(SO4)3、Ag2SO4、PbSO4、HgSO4等,由于高溫下離子的熱振動(dòng)加強(qiáng),強(qiáng)化了離子間的相互極化,陽(yáng)離子向SO42-爭(zhēng)奪氧離子的作用加大,因而在高溫下,這些金屬的硫酸鹽一般分解為金屬氧化物和so3,金屬離子的極化作用越強(qiáng)則易分解。如CuSO4丄CuO+SO3T,HgSO4丄Hg+SO2+O2,2NaHSO4丄Na2SO4+SO3T+H2O*SO31273KSO2+1/2O2如果金屬離子有進(jìn)一步加強(qiáng)的極化和變形,還能由氧化物再分解成金屬單質(zhì),如Ag2SO4叢Ag2O+SO3,Ag2O厶2Ag+l/2O2,2Ag2SO4=4Ag;+O2T+2SO3T⑷、常見(jiàn)的幾種硫酸鹽I、硫酸鈣(CaSO4白色固體)石膏CaSO4?2H2O,用于制造水泥、硫酸和熟石膏,也用作油漆、紙張等的填料、制豆腐的凝結(jié)劑。中醫(yī)學(xué)上用作清熱瀉火藥。熟石膏2CaSO4?H2O用于制作模型、各種石膏制品。工藝美術(shù)上作雕塑模型,醫(yī)療上用作石膏繃帶,建筑上用作裝飾抹灰、調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間。150°C?170°C2(CaSO4?2H2O) 2CaSO4?H2O+3H2O,2CaSO4?H2O+3H2O-2(CaSO4?2H2O)II、 硫酸鋅ZnSO4ZnSO4?7H2O皓磯,用作醫(yī)療上的收斂劑、木材的防腐劑、印染工業(yè)的媒染劑。III、 BaSO4醫(yī)療上的“鋇餐”。白色顏料“鋅鋇白”(俗名“立德粉”)是硫化鋅和硫酸鋇的混合物。W、2FeSO4強(qiáng)熱Fe2O3+SO2T+SO3T,Na2SO4+4氣嘰>N^S+4氣0煤粉還原芒硝,煅燒:Na2SO4+2C800C^110OCNa2S+2CO2f! NSO4C800°C?1100C N…COA;Na2SO4+4C Na2S+4CO1⑸、SO42-的檢驗(yàn)①、物質(zhì)的檢驗(yàn)問(wèn)題,根據(jù)目的與要求分為鑒別、鑒定和推斷三種類(lèi)型?;卮疬@些問(wèn)題要把握四個(gè)要點(diǎn),操作、現(xiàn)象、結(jié)論、理論分析(化學(xué)方程式、離子方程式等)。物質(zhì)檢驗(yàn)一般原則:現(xiàn)象鮮明、反應(yīng)靈敏、消除干擾。、SO42-的檢驗(yàn):在被檢測(cè)的溶液中先加入稀鹽酸或稀硝酸,沒(méi)有白色沉淀生成(加入鹽酸排除Ag+、SO32-、CO32一的干擾,加入稀硝酸排除CO32-的干擾);然后加入BaCl2或Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀析出,表明被測(cè)溶液中含有SO42-oBa2++SO42=BaSO4JBaSO4(白色)不溶于鹽酸和稀硝酸,AgCl(白色)不溶于稀硝酸。SO42一的檢驗(yàn)試劑:BaCl2或Ba(NO3)2溶液,稀鹽酸或稀硝酸。5、硫的其它含氧酸⑴、焦硫酸H2S2O7(2SO3?H2O)①、焦磷酸:當(dāng)so3溶于濃h2so4中,產(chǎn)生h2so4?so3多硫酸,其中最重要的是h2s2o7(焦硫酸)。H2SO4、H2S2O7、H2S3O10、H2S4O13的混合物,稱為發(fā)煙硫酸。H2SO4?nSO3+nH2O=(n+1)H2SO4。發(fā)煙硫酸H2SO4.XSO3,當(dāng)X=1時(shí),其組成為H2S2O7,叫做焦硫酸。它是一種無(wú)色的晶狀固體,熔點(diǎn)35C。當(dāng)冷卻發(fā)煙硫酸時(shí),可以析出焦硫酸晶體。O O4 i\HOOOOOH焦硫酸h2s2o7看作兩分子h2so4脫去一分子h2o??捎傻任镔|(zhì)量的SO3與純h2so4作用制得H2SO4+SO3=H2S2O7、H2S2O7的特性:酸性、吸水性、氧化性都比濃硫酸更強(qiáng)。I、 焦硫酸是比無(wú)水硫酸更強(qiáng)的酸。無(wú)水硫酸H產(chǎn)12,焦硫酸H產(chǎn)15[H0哈默特(Hammett)酸度函數(shù)]II、 焦硫酸的吸水性比濃硫酸更強(qiáng)。它跟水作用生成h2so4。h2s2o7+h2o-2h2so4III、 焦硫酸的氧化性都比濃硫酸更強(qiáng)。、H2S2O7的用途:I、工業(yè)上在制造某些染料和炸藥的過(guò)程中,用焦硫酸作脫水劑以及氧化劑。
II、焦硫酸鹽可將堿金屬酸式硫酸鹽加熱到熔點(diǎn)以上制得焦硫酸鹽,如:2KHSO4亠K2S2O7+H2O焦硫酸鹽極易吸潮,遇水又水解成酸式硫酸鹽(上式的逆過(guò)程),故須密閉保存。k2s2o7用作分析試劑和助溶劑。例如,某些金屬氧化物礦如A12O3,Cr2O3等,它們既不溶于水,也不溶于酸、堿溶液,但可與k2s2o7共熔,生成可溶性硫酸鹽。Al2O3+3K2S2O^^A12(SO4)3+3KAl2O3+3K2S2O^^A12(SO4)3+3K2SO4,F(xiàn)e2O3+3K2S2O^^Fe2(SO4)3+3K2SO4K2S2O7丄K2SO4+SO3,⑵、硫代硫酸(H2S2O3)及其鹽至今尚未制得純的硫代硫酸(H2S2O3),但其鹽硫代硫酸鈉Na2S2O3?5H2O(又稱海波、大蘇打)卻極其有用。①、硫代硫酸鈉的結(jié)構(gòu)Na2S①、硫代硫酸鈉的結(jié)構(gòu)Na2S2O3?5H2O(非羥基氧被硫取代),S2O32-中兩種硫是不等價(jià)的2-S2O32-硫代硫酸根離子35S+32SO2沸騰>35S32SO235SJ+32SO+HO3 3 2 2**Na2S2O3中,中心硫硫原子:+W氧化態(tài),另一個(gè)端硫原子:一11氧化態(tài),平均:+11氧化態(tài)。硫代硫酸H2S2O3可認(rèn)為是S原子取代H2SO4中的一個(gè)氧原子的產(chǎn)物,因此S2O32-和SO42-具有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)。②、物理性質(zhì):硫代硫酸鈉常含結(jié)晶水,Na2S2O3?5H2O俗名海波或大蘇打。它是無(wú)色晶體,無(wú)臭,有清涼帶苦的味道,晶粒大小不均,弱酸鹽,易溶于水,水溶液顯堿性。在潮濕的空氣中潮解,在干燥空氣中易風(fēng)化。③、Na2S2O3的化學(xué)性質(zhì)I、遇酸分解:可穩(wěn)定存在。配制Na2S2O3水溶液應(yīng)提前一周,再進(jìn)行標(biāo)定。(O2,CO2,S)Na2S2O3晶體熱穩(wěn)定性高,在中性或堿性水溶液中很穩(wěn)定,但在酸性溶液中不穩(wěn)定,極易迅速分解S2O3可穩(wěn)定存在。配制Na2S2O3水溶液應(yīng)提前一周,再進(jìn)行標(biāo)定。(O2,CO2,S)II、具有還原性(中等程度還原劑),與較強(qiáng)氧化劑如Cl2、Br2等反應(yīng)時(shí),它被氧化成SO42-。除氯劑:5H2O+Na2S2O3+4Cl2=2H2SO4+6HCl+2NaCl,Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+H2SO4+8HCl,S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+8Cl-+10H+,S2O32-+C12+H2O=SO42-+SJ+2C1-+2H+紡織、造紙等工業(yè)中先用Cl2作漂白劑,而后再用S2O32-作脫氯劑,就是利用上述反應(yīng)。上述反應(yīng)也曾用于防毒面具中吸收ci2。當(dāng)與較弱氧化劑如I2,Fe3+等作用時(shí),則可被氧化為連四硫酸鹽,2S2O32-+2Fe3+=S4O62-+2Fe2+,2Na2S2O3+2FeCl3=Na2S4O6+2FeCl2+2NaCl,(S4O62-中S為+2.5價(jià))反應(yīng)2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI是定量進(jìn)行的,常在分析化學(xué)中用于碘的滴定。碘量法(分析化學(xué)):氧化還原定量分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。H2SxO6(X=2-6)連多硫酸,I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI(連四硫酸根離子S4O62-中S的化合價(jià)是+2.5)—s—s—-2-—s—s—-2-O—(較強(qiáng)的氧化劑如Cl2和Br2可將其氧化為硫酸鈉)III、作配位體(S2O32-具有強(qiáng)配位能力)2S2O32-(過(guò)量)+Ag+=[Ag(S2O3)2]3-在照相業(yè)中Na2S2O3作定影劑:定影液,曝光的生成銀不反應(yīng),沒(méi)曝光的與S2O32-生成配離子溶于水除掉。Na2S2O3作定影劑的原理,就是照相底片上未曝光的AgBr由于形成這種配離子而溶解。作配位體(S2O32-具有強(qiáng)配位能力):AgBr+2S2O32-=[Ag(S2O3)2]3-+Br-,Ag++2S2O32-=[Ag(S2O3)2]3-,卩2=4.0x1013,AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr應(yīng)用:Na2S2O3的應(yīng)用非常廣泛,除了上述應(yīng)用外,在采礦業(yè)中用來(lái)從礦石中萃取銀,在三廢治理中用于處理含CN-的廢水,在醫(yī)藥行業(yè)中用來(lái)做重金屬、砷化物、氰化物的解毒劑。另外,它還應(yīng)用于制革、電鍍、飲水凈化等方面,也是分析化學(xué)中常用的試劑。*思考問(wèn)題:①、少量的Na2S2O3溶液與AgNO3溶液反應(yīng)生成白色沉淀,沉淀隨即變成棕色,最后變成黑色。2Ag++S2O32-=Ag2S2O3_(白),Ag2S2O3+H2O=Ag2S(黑)+H2SO42AgNO3(過(guò)量)+Na2S2O3=Ag2S2O3J(白色,不穩(wěn)定)+2NaNO3白色沉淀很快就變黃、變棕,最后變成黑色的Ag2S沉淀,其中間組成尚未明了。Ag2S2O3+H2O=Ag2S(黑色)+H2SO4,②、過(guò)量的Na2S2O3溶液與AgNO3溶液反應(yīng)的方程式:Ag++2S2O32-(過(guò))=[Ag(S2O3)2]3-Ag2S2O3+3S2O32-(過(guò)量)=2[Ag(S2O3)2]3-例題:試用最簡(jiǎn)單的方法區(qū)分硫化物、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽和硫酸鹽溶液。解:S2「 有H2Sf(可使醋酸鉛試紙變黑)SO32- 無(wú)H2ST' 藍(lán)色退去、 無(wú)黑色JS2O32-鹽酸無(wú)HQ 藍(lán)色退去!AgNQ.黑色Ag忍SO42丿 無(wú)H2SfJI2-淀粉溶液藍(lán)色不退J④、Na2S2O3的制法 ’I、 沸騰溫度下,Na2SO3溶液與S粉混合,一起煮沸:Na2SO3+S:煮沸Na2S2O3II、 n(Na2S):n(Na2CO3)==2:1的溶液,通入SO2,2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2⑶、過(guò)硫酸及其鹽:(過(guò)一硫酸h2so5,過(guò)二硫酸h2s2o8。)①、結(jié)構(gòu):過(guò)一硫酸簡(jiǎn)式和過(guò)二硫酸簡(jiǎn)式,過(guò)一硫酸h2so5,過(guò)二硫酸h2s2o8?!狾—O—HH—o—S—o—o—S—o—H—O—O—HH—o—S—o—o—S—o—H可以把過(guò)硫酸看作是H2O2的衍生物,是過(guò)氧化氫(H-O-O-H)中的H被磺基(-SO3H)所取代的衍生物。所有的過(guò)硫酸鹽都是強(qiáng)氧化劑,k2s2o8或(nh4)2s2o8是過(guò)二硫酸的重要的鹽。Cu+K2S2O8=CuSO4+K2SO4,、不穩(wěn)定性:過(guò)硫酸及其鹽都是不穩(wěn)定的,受熱易分解。2K2S2O8丄2K2SO4+2SO3+O2、S2O82-是強(qiáng)氧化劑:鴨(S2O82-/SO42-)=2.01V,在Ag+催化下,將Mn2+氧化成MnO4-:2Mn2++5S2O82-+8H2O等2MnO4-+10SO42-+16H+機(jī)理:S2O82-+Ag+=2SO42-+Ag3+,5Ag3++2Mn2++8H2O=5Ag++2MnO4-+16H+,故Ag+可循環(huán)使用。在鋼鐵分析中常用過(guò)硫酸銨(或過(guò)硫酸鉀)氧化法測(cè)定鋼中錳的含量。過(guò)硫酸制備方法見(jiàn)電解法制h2o2,即電解時(shí)陽(yáng)極的產(chǎn)物。⑷、連多硫酸、連多硫酸通式:H2SxO6(X=2-6),根據(jù)分子中硫原子的總數(shù),可以分辨命名它們?yōu)檫B二硫酸(h2s2o6)、連三硫酸(h2s3o6)、……、連六硫酸h2s6o6),在這些化合物中硫都以長(zhǎng)鏈硫的形式存在。例如
連㈣硫談FUSjOe連㈣硫談FUSjOe、性質(zhì)I、 游離的連多硫酸不穩(wěn)定,易分解為s、SO2或SO4-等。H2S2O6(濃溶液或加熱)=H2SO4+SO2,慢慢分解;H2S4O6=H2SO4+SO2+2S
連多硫酸的酸式鹽不存在。連多硫酸和連多硫酸鹽的溶液都會(huì)慢慢地析出硫。II、 連二硫酸是一種強(qiáng)酸。連二硫酸不易被氧化,而其他連多硫酸易被氧化。例如,在室溫時(shí)H2S3O6與Cl2反應(yīng),而H2S2O6不與Cl2作用。H2S3O6+4C12+6H2Of3H2SO4+8HC1連二硫酸不與硫結(jié)合產(chǎn)生較高的連多硫酸,而其他連多硫酸則可以。例如,H2S4O6+S-H2S5O6、制備:連二硫酸及其鹽在制備和性質(zhì)上與其他連多硫酸及其鹽不同。o°c2MnO2+3H2SO3 MnSO4+MnS2O6+3H2O,BaS2O6+H2SO4=BaSO4;+H2S2O6MnO2+2SO32-+4H+_Mn2++S2O62-+3H2O,2S2O32-+3SO2=2S3O62-+SJ(副產(chǎn)物S4O62-,S5O62-),2S2O32-+4H2O2=S3O62-+SO4-+4H2O,2S2O32-+I2=S4O62-+2I-把H2S通入SO2水溶液,直到SO2全部反應(yīng)完,再加入KOH,可得到K2S5O6。把濃鹽酸加到硫代硫酸鈉和亞硝酸鹽的混合溶液中,可得到Na2S6O6。⑸、連二亞硫酸及其鹽:連二亞硫酸鈉[+3]氧化數(shù)物質(zhì)、制備:2NaHSO3+Zn=Na2S2O4+Zn(OH)2,2Na[Hg]+2SO2=Na2S2O4+2Hg、性質(zhì):I、 H2S2O4是二元中
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