Уравнения важнейших реакций:
FeS 2= FeS + S (выше 1170 °C, вакуум)
2FeS 2+ 14H 2SO 4(конц., гор.) = Fe 2(SO 4) 3+ 15SO 2↑ + 14Н 2O
FeS 2+ 18HNO 3(конц.) = Fe(NO 3) 3+ 2H 2SO 4+ 15NO 2↑ + 7H 2O
4FeS 2+ 11O 2(воздух) = 8SO 2+ 2Fe 2O 3(800 °C, обжиг)
Гидросульфид аммонияNH 4HS.Бескислородная кислая соль. Белый, плавится под избыточным давлением. Весьма летучий, термически неустойчивый. На воздухе окисляется. Хорошо растворим в воде, гидролизуется по катиону и аниону (преобладает), создает щелочную среду. Раствор желтеет на воздухе. Разлагается кислотами, в насыщенном растворе присоединяет серу. Щелочами не нейтрализуется, средняя соль (NH 4) 2S не существует в растворе (условия получения средней соли см. в рубрике «H 2S»). Применяется в качестве компонента фотопроявителей, как аналитический реагент (осадитель сульфидов).
Уравнения важнейших реакций:
NH 4HS = NH 3+ H 2S (выше 20 °C)
NH 4HS + НCl (разб.) = NH 4Cl + H 2S↑
NH 4HS + 3HNO 3(конц.) = S↓ + 2NO 2↑ + NH 4NO 3+ 2H 2O
2NH 4HS (насыщ. H 2S) + 2CuSO 4= (NH 4) 2SO 4+ H 2SO 4+ 2CuS↓
Получение: насыщение концентрированного раствора NH 3сероводородом:
NH 3Н 2O (конц.) + H 2S (г)= NH 4HS+ Н 2O
В аналитической химии раствор, содержащий равные количества NH 4HS и NH 3Н 2O, условно считают раствором (NH 4) 2S и используют формулу средней соли в записи уравнений реакций, хотя сульфид аммония полностью гидролизуется в воде до NH 4HS и NH 3 • Н 2O.
7.3.3. Диоксид серы. Сульфиты
Диоксид серыSO 2.Кислотный оксид. Бесцветный газ с резким запахом. Молекула имеет строение незавершенного треугольника [: S(O) 2] (sр 2-гибридизация), содержит σ,π-связи S=O. Легко сжижается, термически устойчивый. Хорошо растворим в воде (~40 л/1 л Н 2O при 20 °C). Образует полигидрат, обладающий свойствами слабой кислоты, продукты диссоциации – ионы HSO 3 -и SO 3 2-. Ион HSO 3 -имеет две таутомерные формы – симметричную(некислотную) со строением тетраэдра [S(H)(O) 3] (sр 3-гибридизация), которая преобладает в смеси, и несимметричную(кислотную) со строением незавершенного тетраэдра [: S(O) 2(OH)] (sр 3-гибридизация). Ион SO 3 2-также тетраэдрический [: S(O) 3].
Реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Типичный восстановитель, слабый окислитель.
Качественная реакция– обесцвечивание желто-коричневой «йодной воды». Промежуточный продукт в производстве сульфитов и серной кислоты.
Применяется для отбеливания шерсти, шелка и соломы, консервирования и хранения фруктов, как дезинфицирующее средство, антиоксидант, хладагент. Ядовит.
Соединение состава H 2SO 3(сернистая кислота) не известно (не существует).
Уравнения важнейших реакций:
Растворение в воде и кислотные свойства:
Получение: в промышленности – сжигание серы в воздухе, обогащенном кислородом, и, в меньшей степени, обжиг сульфидных руд (SO 2– попутный газ при обжиге пирита):
S + O 2= SO 2 (280–360 °C)
4FeS 2+ 11O 2= 2Fe 2O 3+ 8 SO 2 (800 °C, обжиг)
в лаборатории – вытеснение серной кислотой из сульфитов:
BaSO 3(т)+ H 2SO 4(конц.) = BaSO 4↓ + SO 2↑ + Н 2O
Сульфит натрияNa 2SO 3.Оксосоль. Белый. При нагревании на воздухе разлагается без плавления, плавится под избыточным давлением аргона. Во влажном состоянии и в растворе чувствителен к кислороду воздуха. Хорошо растворим в воде, гидролизуется по аниону. Разлагается кислотами. Типичный восстановитель.
Качественная реакцияна ион SO 3 2-– образование белого осадка сульфита бария, который переводится в раствор сильными кислотами (НCl, HNO 3).
Применяется как реактив в аналитической химии, компонент фотографических растворов, нейтрализатор хлора при отбеливании тканей.
Уравнения важнейших реакций:
Получение:
Na 2CO 3(конц.) + SO 2= Na 2SO 3+ CO 2↑
7.3.4. Серная кислота. Сульфаты
Серная кислота H 2SO 4.Оксокислота. Бесцветная жидкость, очень вязкая (маслообразная), весьма гигроскопичная. Молекула имеет искаженно-тетраэдрическое строение [S(O) 2(OH) 2] (sр 3-гибридизация), содержит ковалентные σ-связи S – ОН и σπ-связи S=O. Ион SO 4 2-имеет правильно-тетраэдрическое строение [S(O) 4]. Обладает широким температурным интервалом жидкого состояния (~300 градусов). При нагревании выше 296 °C частично разлагается. Перегоняется в виде азеотропной смеси с водой (массовая доля кислоты 98,3 %, температура кипения 296–340 °C), при более сильном нагревании разлагается полностью. Неограниченно смешивается с водой (с сильным экзо-эффектом). Сильная кислота в растворе, нейтрализуется щелочами и гидратом аммиака. Переводит металлы в сульфаты (при избытке концентрированной кислоты в обычных условиях образуются растворимые гидросульфаты), но металлы Be, Bi, Со, Fe, Mg и Nb пассивируются в концентрированной кислоте и не реагируют с ней. Реагирует с основными оксидами и гидроксидами, разлагает соли слабых кислот. Слабый окислитель в разбавленном растворе (за счет Н I), сильный – в концентрированном растворе (за счет S VI). Хорошо растворяет SO 3и реагирует с ним (образуется тяжелая маслообразная жидкость — олеум,содержит H 2S 2O 7).
Качественная реакцияна ион SO 4 2-– осаждение белого сульфата бария BaSO 4(осадок не переводится в раствор соляной и азотной кислотами, в отличие от белого осадка BaSO 3).
Применяется в производстве сульфатов и других соединений серы, минеральных удобрений, взрывчатых веществ, красителей и лекарственных препаратов, в органическом синтезе, для «вскрытия» (первого этапа переработки) промышленно важных руд и минералов, при очистке нефтепродуктов, электролизе воды, как электролит свинцовых аккумуляторов. Ядовита, вызывает ожоги кожи. Уравнения важнейших реакций:
Получениев промышленности:
