硫及其化合物知识点
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加热
加热
加热
点燃
加热
加热 硫及其化合物
一、硫及其重要化合物的主要性质及用途:
1.硫:
(1)物理性质:硫为淡黄色固体;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2(用于洗去试管壁上的硫);硫有多种同素异形体:如单斜硫、斜方硫、弹性硫等。
(2)化学性质:硫原子最外层6个电子,较易得电子,表现较强的氧化性。
①与金属反应(与变价金属反应,均是金属氧化成低价态)
2Na+S===Na2S (剧烈反应并发生爆炸)
2Al+3S Al2S3(制取Al2S3的唯一途径)
Fe+S FeS(黑色)
2Cu + S Cu2S(黑色)
②与非金属反应
S+O2 SO2
S+H2 H2S(说明硫化氢不稳定)
③与化合物的反应
S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O
S+2H2SO4(浓) 2SO2↑+2H2O
3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O(用热碱溶液清洗硫)
(3)用途:大量用于制造硫酸、硫化天然橡胶,也用于制药和黑火药。三药一柴:医药、火药、农药、和火柴的原料。
2.硫的氢化物: 加热
点燃 ①硫化氢的物理性质:
H2S是无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体;能溶于水,密度比空气略大。
②硫化氢的化学性质
A.可燃性:当22/OSHnn≥2/1时,2H2S+O2 2S+2H2O(H2S过量)
当22/OSHnn≤2/3时,2H2S+3O2 点燃 2SO2+2H2O(O2过量)
当23222OSHnn时,两种反应物全部反应完,而产物既有硫又有SO2
B.强还原性:常见氧化剂Cl2、Br2、I2、Fe3+、HNO3、浓H2SO4、KMnO4等,甚至SO2均可将H2S氧化。
③H2S的水溶液叫氢硫酸,是二元弱酸。
除杂:用CuSO4溶液除去H2S: CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4
3.硫的氧化物:
(1)二氧化硫:
①SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,容易液化,易溶于水。
②SO2是酸性氧化物,能跟水反应生成亚硫酸,亚硫酸是中强酸。
③SO2有强还原性 常见氧化剂(见上)均可与SO2发生氧化一还原反应
如:SO2 + Cl 2 +2H2O == H2SO4 + 2HCl
④SO2也有一定的氧化性 2H2S + SO2 == 3S↓ +2H2O
⑤SO2具有漂白性,能跟有色有机化合物生成无色物质(可逆、非氧化还原反应)
⑥实验室制法:Na2SO3 + H2SO4(浓) == Na2SO3 + H2O +SO2↑
或Cu + 2H2SO4(浓) === CuSO4 + 2H2O + SO2↑
(2)三氧化硫:是一种没有颜色易挥发的晶体;具有酸性氧化物的通性,遇水剧烈反应生成硫酸并放出大量的热。气态:具有强刺激性臭味有毒气体。
SO2 SO2 CO2 CO2 (3)比较SO2与CO2、SO3
SO2 CO2 SO3
主要物性 无色、有刺激性气体、易液化易溶于水(1:40) 无色、无气味气体能溶于水(1:1) 无色固体.熔点(16.8℃)
与水反应 SO2+H2O H2SO3 中强酸 CO2+H2O H2CO3 弱酸 SO3+H2O==H2SO4(强酸)
与碱反应
Ca(OH)2 CaSO3↓
Ca(HSO3)2
清液 白 清液 Ca(OH)2 CaCO3↓
Ca(HCO3)2
清液 白↓ 清液 SO3+Ca(OH)2==CaSO4(微溶)
紫色石蕊 变红 变红 变红
品红 褪色 不褪色 不褪色
鉴定存在 能使品红褪色
又能使清石灰变浑浊 不能使品红褪色
但能使清石灰水变浑浊
氧化性 SO2+2H2S=2S↓+2H2O CO2+2Mg = 2MgO+C
CO2+C = 2CO
还原性 有 无
与Na2O2作用 Na2O2+SO2==Na2SO4 2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 2Na2O2+2SO3
==2NaSO4+O2↑
(4)酸雨的形成和防治:
酸雨的形成是一个十分复杂的大气化学和大气物理过程。酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质,其中又以硫酸为主。从污染源排放出来的SO2、NOx(NO、NO2)是酸雨形成的主要起始物,因为大气中的SO2在光照、烟尘中的金属氧化物等的作用下,经氧化、溶于水等方式形成H2SO4,而NO被空气中氧气氧化为NO2,NO2直接溶于水形成HNO3,造成了雨水pH值降低,便形成了酸雨。
硫酸型酸雨的形成过程为:气相反应:2SO2+O2=2SO3、SO3+H2O=H2SO4;液相反应:SO2+H2O=H2SO3、2H2SO3+O2=2H2SO4。
硝酸型酸雨的形成过程为:2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO。
引起硫酸型酸雨的SO2人为排放主要是化石燃料的燃烧、工业尾气的排放、土法炼硫等。引起硝酸型酸雨的NOx人为排放主要是机动车尾气排放。
酸雨危害:①直接引起人的呼吸系统疾病;②使土壤酸化,损坏森林;③腐蚀建筑结构、工业装备,电信电缆等。
酸雨防治与各种脱硫技术:要防治酸雨的污染,最根本的途径是减少人为的污染物排放。因此研究煤炭中硫资源的综合开发与利用、采取排烟脱硫技术回收二氧化硫、寻找替代能源、城市煤气化、提高燃煤效率等都是防止和治理酸雨的有效途径。目前比较成熟的方法是各种脱硫技术的应用。
在含硫矿物燃料中加生石灰,及时吸收燃烧过程中产生的SO2,这种方法称为“钙基固硫”,其反应方程式为:SO2+CaO=CaSO3,2CaSO3+O2=2CaSO4;也可采用烟气脱硫技术,用石灰浆液或石灰石在烟气吸收塔循环,吸收烟气中的SO2,其反应方程式为:SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O,SO2+CaCO3=CaSO3+CO2,2CaSO3+O2=2CaSO4。在冶金工业的烟道废气中,常混有大量的SO2和CO,它们都是大气的污染物,在773K和催化剂(铝矾土)的作用下,使二者反应可收回大量的硫黄,其反应原理为:SO2+2CO==S+CO2
4.硫酸:
①稀H2SO4具有酸的一般通性,而浓H2SO4具有酸的通性外还具有三大特性:
浓H2SO4 氧化性 Br2(I2、S)+SO2+H2O S、△
C、△
Al(或Fe)
冷
足量Cu、△
足量Zn、△
Fe2+ HBr(HI、H2S) SO2+H2O
SO2+CO2+H2O
钝化→运装浓H2SO4
CuSO4+SO2+H2O
ZnSO4+SO2(后有H2)+H2O
Fe3++SO2+H2O 只表现强
氧化性
兼有
酸性 脱水性
吸水性 C2H5OH
去结晶水
胆矾
作干燥剂 C+H2O
C2H4+H2O 糖等
无水CuSO4
中性气体
无强还原性气体
非碱性气体
可干燥 1700
②SO42—的鉴定(干扰离子可能有:CO32-、SO32-、SiO32-、Ag+、PO43-等):
待测液澄清液白色沉淀(说明待测液中含有SO42-离子)
③硫酸的用途:制过磷酸钙、硫酸铵、硫酸铜、硫酸亚铁、医药、炸药,用于铅蓄电池,作干燥剂、制挥发性酸、作脱水剂和催化剂等。
二、硫酸的工业制法──接触法:
1.生产过程:
三阶段 SO2制取和净化 SO2转化为SO3 SO3吸收和H2SO4的生成
三方程 4FeS2(s)+11O2(g) =
2Fe2O3(s)+8SO2(g);
△H=-3412 kJ/mol 2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g);
△H=-.6 kJ/mol SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l);△H=-130.3 kJ/mol
三设备 沸腾炉 接触室 吸收塔
有
关
原
理 矿石粉碎,以增大矿石与空气的接触面,加快反应速率 逆流原理(热交换器)目的:
冷热气体流向相反,冷的SO2、O2、N2被预热,而热的SO3、SO2、O2、N2被冷却. 逆流原理(98.3%的浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流向相反,充分接触,吸收更完全)
设备中排出的气
体 炉气:SO2.N2.O2.矿尘(除尘).砷硒化合物(洗涤).
H2O气(干燥)……
净化气:SO2.N2.O2 SO2、O2、N2、SO3 尾气:SO2及N2、O2
不能直接排入大气中
说 明 矿尘.杂质:易使催化剂“中毒”
H2O气:腐蚀设备、影响生产 反应条件——
理论需要:低温、高压、催化剂;实际应用:400℃~500℃、常压、催化剂 实际用98.3%的浓硫酸吸收SO3,以免形成酸雾不利于气体三氧化硫被进一步吸收
2.尾气处理: 氨水 (NH4)2SO3 (NH4)2SO4+ SO2↑
NH4HSO3
O2和O3比较:
O2 O3
颜色 无色 气态—淡蓝色
气味 无 刺激性特殊臭味
水溶性 臭氧密度比氧气的大
密度 臭氧比氧气易溶于水
氧化性 强
(不易氧化Ag、Hg等) 极强(O3+2KI+H2O==2KOH+I2+O2)
(易氧化Ag、Hg等不活泼金属) 42SOH),(222等含ONSO
高压放电
电解 MnO2 漂白性 无 有(极强氧化性—作消毒剂和脱色剂)
稳定性 >
3O2 2O3 2O3===3O2 常温:缓慢
加热:迅速
相互关系 臭氧和氧气是氧的同素异形体
3.比较H2O和H2O2
H2O H2O2
电子式
化学键 极性键 极性键和非极性键
分子极性 有 有
稳定性 稳定
2H2O 2H2↑+O2↑ 不稳定
2H2O2 2H2O+O2↑
氧化性 较弱(遇强还原剂反应)
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑ 较强(遇还原剂反应)
SO2+H2O2===H2SO4
还原性 较弱
(遇极强氧化剂反应)
2F2+2H2O===4HF+O2 较强
(遇较强氧化剂反应)
2MnO4—+5H2O2+6H+==2Mn2++5O2↑+8H2O
作用 饮用、溶剂等 氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂等
中学常见的强氧化性物质:卤族元素单质 高锰酸根 硝酸 浓硫酸 三价铁离子 双氧水 二氧化锰