Оксид серы (IV). Сернистая кислота и ее соли. Получение, структура молекул, тип гибридизации серы в сульфи-ионе и оксиде. Химические свойства SO2, H2SO3 и ее соли.

Окси́д се́ры(IV) — SO₂. В нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). Под давлением сжижается при комнатной температуре. Растворяется в воде с образованием нестойкой серни́стой кислоты; растворимость 11,5 г/100 г воды при 20 °C, снижается с ростом температуры. Растворяется также в этаноле, се́рной кислоте. SO₂ — один из основных компонентов вулканических газов.

Сернистая кислота — неустойчивая слабая двухосновная неорганическая кислота средней силы. Отвечает степени окисления серы +4. Химическая формула .

Как двухосновная кислота она образует два ряда солей - сульфиты и гидросульфиты. Сульфиты образуются при полной нейтрализации кислоты щелочью: Н₂SO₃ + 2NаОН =NаHSО₄+ 2Н₂О

Гидросульфиты получаются при недостатке щелочи (по сравнению с количеством, необходимым для полной нейтрализации кислоты): Н₂SO₃+NаОН = NаНSO₃+ Н₂О

Получение

1) При сжигании серы в кислороде: S + O₂ → SO₂

2) Окислением сульфидов:4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂­

3) Обработкой солей сернистой кислоты минеральными кислотами: Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl + SO₂­ + H₂O

4) При окислении металлов концентрированной серной кислотой: Cu + 2H₂SO₄(конц) → CuSO₄ + SO₂­ + 2H₂O

 

структура молекул, тип гибридизации серы в сульфи-ионе и оксиде(не нашла ответ)

Химические свойства SO₂:

1)Реакции, протекающие без изменения степени окисления, например: SO₂+ Ca(OH)₂= CaSO₃¯+ H₂O

2)Реакции, сопровождающиеся повышением степени окисления серы от 4+ до 6+, например: 2SO₂+ O₂= 2SO₃

3)Реакции, протекающие с понижением степени окисления серы, например: SO₂ + 2H₂S = 3S + 2H₂O

Химические свойства H2SO3 и ее соли

1. может использоваться в качестве восстановителя или окислителя.H2SO3 является хорошим восстановителем. С ее помощью можно из свободных галогенов получить галогеноводороды. H2SO3+ Cl2+ H2O= H2SO4+ 2HCl

Но при взаимодействии с сильными восстановителями данная кислота будет выполнять роль окислителя: H2SO3+2H2S=3S+3H2O

2. Рассматриваемое нами химическое соединение образует два вида солей - сульфиты (средние) и гидросульфиты (кислые). Эти соли являются восстановителями, так же, как и (H2SO3) сернистая кислота. При их окислении образуются соли серной кислоты. При прокаливании сульфитов активных металлов образуются сульфаты и сульфиды. Это реакция самоокисления-самовосстановления. Например:4Na2SO3= Na2S+ 3Na2SO4

Сульфиты натрия и калия (Na2SO3 и K2SO3) применяются при крашении тканей в текстильной промышленности, при отбеливании металлов, а также в фотографии. Кальция гидросульфит (Ca(HSO3)2), существующий только в растворе, используется для переработки древесного материала в специальную сульфитную целлюлозу. Из нее потом делают бумагу.

 

Оксид серы(6). Серная кислота и ее соли. Получение, структура молекул, характер связи.Отношение кислоты к металлам и неметаллам. Охрана окружающей среды от загрязнений оксидами серы.

Окси́д се́ры (VI) - SO₃ — высший оксид серы, тип химической связи: ковалентная полярная химическая связь. В обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушающим запахом. При температурах ниже 16,9 °C застывает с образованием смеси различных кристаллических модификаций твёрдого SO₃.

Се́рная кислота́; H₂SO₄ — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха, с кислым «медным» вкусом. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO₃. Если молярное отношение SO₃: H₂O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1 — раствор SO₃ в серной кислоте (олеум).

Соли серной кислоты

Серная кислота диссоциирует ступенчато(H₂SO₄ H⁺+HSO₄^-; HSO₄^- H⁺+SO₄^2-) поэтому она образует два вида солее – сульфаты и гидросульфаты. Например: Na₂SO₄- сульфат натрия (средняя соль),Na HSO₄- гидросульфат натрия (кислая соль).Наибольшее применение находят: Na₂SO₄* 10H₂O –глауберова соль (применяется при производстве соды, стекла, в медицине и ветеринарии. СaSO₄*2H₂O –гипс. СuSO₄*5H₂O –медный купорос(применяется в сельском хозяйстве).

 

Получение серной кислоты:

Получают серную кислоту в три стадии: 1стадия. В качестве сырья применяют серу, железный колчедан или сероводород: 4 FeS₂+ 11 O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO_2. 2стадия. Окисление SO₂ до SO₃ кислородом при помощи катализатора V₂O_5: 2SO₂ +O₂ =2SO₃ (+катализатор V₂O₅₎ +Q. 3стадия. Для превращения SO₃ в серную кислот применяют не воду т.к. происходит сильное разогревание, а концентрированный раствор серной кислоты: SO₃ +H₂O ₌H₂SO_4. В результате получают олеум – раствор SO₃ в серной кислоте.

Строение молекулы серной кислоты: Неразбавленная серная кислота представляет собой ковалентное соединение.В молекуле серная кислота тетраэдрически окружена четырьмя атомами кислорода, два из которых входят в состав гидроксильных групп. Связи S – O – двойные, а S – OH – одинарные.

Бесцветные, похожие на лед кристаллы имеют слоистую структуру: каждая молекула H₂SO₄ соединена с четырьмя соседними прочными водородными связями, образуя единый пространственный каркас. Структура жидкой серной кислоты похожа на структуру твердой, только целостность пространственного каркаса нарушена.

Концентрированная серная кислота очень активно взаимодействует с неметаллами.

Реакцию растворения углерода в горячей концентрированной серной кислоте можно представить уравнением: С + 2 Н2SO4 = СО2 + 2 SO2 + 2 Н2О

При окислении серы горячей концентрированной серной кислотой в качестве продукта окисления и продукта восстановления образуется диоксид серы: S + 2 Н2SO4 = 3 SO2 + 2 Н2О

Концентрированная серная кислота окисляет бромид — и иодид-ионы до свободных брома и иода: 2 КВг + 2 Н2SO4 = К2SО4 + SO2 + Вr2 + 2Н2О; 2 КI + 2 Н2SО4 = К2SO4 + SO2 + 2 Н2О.

Концентрированная серная кислота реагируют и с некоторыми малоактивными металлами, стоящими до водорода(Li, K, Ca, Na, Ba, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb ):

Zn+ H₂SO_{4 =}ZnSO₄+H_2.

 

Охрана окружающей среды от загрязнений оксидами серы. В отходящих газах сернокислотных систем, работающих при атмосферном давлении и с однократным контакти­рованием, содержится около 0,2% оксида серы (IV), около 0,007% оксида серы (VI) и брызги серной кисло­ты. Для очистки от оксида серы (IV) газ пропускают через башню, орошаемую раствором бисульфита аммония, а для улавливания оксида серы (VI) — через элек­трофильтр. Применяют и другие методы, например, до­бавляют к газам озон, который ускоряет окисление ок­сида серы (IV).

При двойном контактировании с промежуточным удалением из газовой смеси оксида серы (VI) степень окисления оксида серы (IV) достигает 99,7%, и содер­жание его в отходящих газах уменьшается почти в 10 раз по сравнению с содержанием в отходящих газах после однократного контактирования.