Химические свойства. Газообразный Н 2 S горит на воздухе голубым пламенем, образуя оксид серы (IV) и воду

Газообразный Н 2 S горит на воздухе голубым пламенем, образуя оксид серы (IV) и воду:

2Н 2 S + 30 2 = 2SO 2 + 2Н 2 О.

Собственная ионизация жидкого сероводорода ничтожно мала.

В воде сероводород мало растворим, водный раствор H2S является очень слабой кислотой:

H2S → HS + H Ka = 6.9×10 моль/л; pKa = 6.89.

Реагирует с основаниями:

H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O

H2S + NaOH = NaHS + H2O

Сероводород — сильный восстановитель. На воздухе горит синим пламенем:

2H2S + ЗО2 = 2Н2О + 2SO2

при недостатке кислорода:

2H2S + O2 = 2S + 2H2O.

Сероводород реагирует также со многими другими окислителями, при его окислении в растворах образуется свободная сера или SO4, например:

3H2S + 4HClO3 = 3H2SO4 + 4HCl

2H2S + SO2 = 2Н2О + 3S

Сероводород встречается в вулканических газах, а также в воде некоторых минеральных источников – Пятигорска и Мацесты (на Кавказе), Любеня-Великого (Львовская область) и др. Природные сероводородные воды используются для лечения. Сероводород всегда образуется при гниении остатков растительных и животных организмов и расписании других органических веществ, в которые входит сера. Поэтому неприятный запах сероводорода распространяется от выгребных ям, сточных вод и особенно от тухлых яиц. Но в больших количествах в природе сероводород не накапливается, потому что он легко окисляется кислородом воздуха и разлагается.

Хотя сероводород и образуется при взаимодействии водорода с серой при нагревании, но его удобнее добывать при действии соляной кислоты на сульфид железа:

Сероводород – бесцветный газ, немного тяжелее воздуха с неприятным запахом. В воде растворяется очень хорошо. В 1 объеме воды при обычной температуре растворяется 2,58 объемы сероводорода. Раствор H 2 S в воде называют сероводородной водой. Сероводород – очень ядовитый. Длительное вдыхание воздуха, содержащего 1 объем сероводорода на 2000 объемов воздуха, может вызвать тяжелое отравление. При отравлении возникают головная боль, тошнота, головокружение. Отравленная сероводородом человек теряет способность чувствовать его запах. Вдыхание больших концентраций сероводорода может быть смертельным. Поэтому работать с ним следует очень осторожно.

Химическая связь серы с водородом в молекуле сероводорода ковалентная:

.. H: S: H..

но общие электронные пары смещены от атомов водорода к атомам серы, поэтому сера проявляет отрицательную валентность. В водном растворе это смещение является еще большим.

В химическом отношении сероводород - сильный восстановитель. Восстановительные свойства его обуславливаются тем, что ион серы S 2 - сравнительно легко теряет два электрона и превращается в нейтральный атом серы S 0, а под воздействием сильных окислителей теряет шесть электронов и превращается в положительно заряженные ионы S 4 +. Так, при достаточном доступе кислорода сероводород горит на воздухе с образованием двуокиси серы и водяного пара:

При недостаточном доступе кислорода, или при охлаждении его пламени он сгорает с образованием воды и выделением свободной серы:

По этой же реакцией сероводород медленно окисляется в водном растворе. Поэтому когда сероводородной водой оставить на длительное время в контакте с воздухом, то H 2 S полностью окисляется и свободная сера выделится в виде мути. В водном растворе сероводород легко окисляется также галогенами и другими окислителя.

Водный раствор H2S (формула сероводордной кислоты) называется иначе сероводородной водой или сероводородной кислотой. Это одна из самых слабых минеральных кислот (индикаторы в ней не изменяют свою окраску), диссоциирует в 2 стадии:

H2S -- H+ + HS– K1 дисс. ≈ 6 ∙ 10-8

HS– -- H+ + S2– K2 дисс. ≈ 1 ∙ 10-14

Растворы сероводородной кислоты являются разбавленными, их максимальная молярная концентрация при 20оС и атмосферном давлении не превышает 0,12 моль/л, а степень диссоциации по первой ступени при этом составляет ~ 0,011%.

Сероводородная кислота может реагировать с металлами, стоящими в ряду напряжений до H2, проявляя окислительные свойства за счет ионов H+. Но такие реакции при обычных условиях протекают очень медленно из-за малой концентрации ионов H+ в растворе и, главным образом, на поверхности металла, т.к. большинство солей сероводородной кислоты нерастворимы в H2O. Аналогично H2S реагирует и с оксидами металлов, нерастворимыми гидроксидами.

Нерастворимые средниесоли сероводородной кислоты (сульфиды) получают взаимодействием серы с металлами или в реакциях обмена между растворами солей:

Na2S + CuSO4 = CuS↓ + Na2SO4

K2S + FeCl2 = FeS↓ + 2KCl

Растворимые сульфиды образованы щелочными и щелочноземельными металлами. Их можно получить взаимодействием растворов кислоты с металлами или щелочами. При этом в зависимости от молярного соотношения между исходными веществами могут образовываться как кислые (гидросульфиды), так и средние соли.

H2S + NaOH = NaHS + H2O (при недостатке щелочи)

H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O (в избытке щелочи)

В водных растворах средние соли сильно гидролизуются:

Na2S + HOH -- NaHS + NaOH

S2– + HOH -- HS– + OH–

поэтому их растворы имеют щелочную реакцию.

Сульфиды щелочноземельных металлов в водном растворе по первой стадии гидролизуются почти на 100% и существуют в виде растворимых кислых солей:

2CaS + 2HOH = Ca(HS)2 + Ca(OH)2

Сульфиды некоторых металлов (Al2S3, Fe2S3, Cr2S3) в H2O гидролизуются полностью:

Al2S3 + 6 H2O = 2Al(OH)3 + 3 H2S

Большинство сульфидов тяжелых металлов очень плохо растворимы в H2O.

Некоторые сульфиды (CuS, HgS, Ag2S, PbS) не разлагаются растворами сильных кислот. Поэтому сероводородная кислота может вытеснить сильные кислоты из водных растворов их солей, образованных данными металлами:

CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4

HgCl2 + H2S = HgS↓ +2HCl

Сероводородная кислота на воздухе медленно окисляется кислородом с выделением серы:

2H2S + О2 = 2S↓ + 2H2O

Поэтому со временем растворы H2S при хранении мутнеют.

Благодаря этой реакции, сероводород не накапливается в верхних слоях воды Черного моря, которые содержат много растворенного кислорода.

Сероводородная кислота, как и сероводород, является сильным восстановителем и окисляется теми же окислителями, что и H2S, с образованием аналогичных продуктов.

Сульфиды тяжелых металлов имеют различную яркую окраску и применяются для получения минеральных красок, используемых в живописи.

Важным свойством сульфидов является их окисление кислородом при обжиге. Эта реакция используется в металлургии для получения цветных металлов из сульфидных руд:

2CuS + 3O2 -- 2CuO + 2SO2↑

При обжиге сульфидов активных металлов образующиеся SO2 и оксид металла могут реагировать между собой с образованием солей сернистой кислоты:

Na2O + SO2 -- Na2SO3

Химические свойства: сероводород– сильный восстановитель, в зависимости от условий (температура, pH раствора, концентрация окислителя) при взаимодействии с окислителями он окисляется до диоксида серы или серной кислоты:

1) горит голубоватым пламенем на воздухе:

2) при высокой температуре разлагается:

3) вступает в реакцию с галогенами:

4) взаимодействует с окислителями:

5) серебро при взаимодействии с сероводородом темнеет