Реакции, взаимодействие натрия. Уравнения реакции натрия с веществами

3 Характерные химические свойства простых веществ неметаллов: водорода, галогенов, кислорода, серы, азота, фосфора, углерода, кремния

Видеоурок: Свойства неметаллов

Лекция: Характерные химические свойства простых веществ неметаллов: водорода, галогенов, кислорода, серы, азота, фосфора, углерода, кремния

Водород 

Водород (Н) — элемент особого значения, широко распространенный в природе. В переводе с латинского Hydrogenium означает «порождающий воду».

В таблице Менделеева, водород располагается в главной подгруппе I группы, порядковый номер 1 . Данную позицию можно объяснить тем, что атом данного элемента, как и атомы щелочных металлов, содержит всего 1 валентный электрон. Водород одновременно находится и в VII группе. Поэтому в его атоме, как и в атомах галогенов, не достаёт одного электрона, который необходим для полного заполнения внешнего энергетического уровня. Положение водорода в VII группе вместе с галогенами наиболее правильное, так как он образует двухатомные молекулы и отрицательно заряженные ионы. Водород является неметаллом. 

Двухатомные молекулы Н₂ достаточно легки, подвижны и неполярны. Межмолекулярное взаимодействие — дисперсионное. Именно поэтому водород достаточно плохо растворяется в жидкостях. Водород возможен во всех агрегатных состояниях. Н₂ в обычных условиях — это газ, без цвета, запаха и вкуса.  При t ок. −253^oC сжижается и превращается в бесветную, легкую и текучую жидкость. А при t ок. −259^oC затвердевает, образуя снегоподобную массу. 

Химические свойства:

• Энергия связи атомных ядер довольно велика, равна 434 кДж. Поэтому, химические реакции с участием водорода, обычно протекают при нагревании или освещении. При обычных условиях реакция возможна только с очень активными металлами и только с одним неметаллом — фтором.

• Проявляет одновременно восстановительные и окислительные свойства. 
• В состав соединений входит со степенями окисления -1 и 1. Самая распространенная из них 1. Соединения водорода, имеющие степень окисления -1 называются гидридами (Li ¹H^-1, Ca ²H^-1₂ и др.).

Взаимодействие с другими элементами:

1. С кислородом образует гремучий газ. Реакция взрывоопасная:

2. С щелочными и щелочноземельными металлами образует гидриды: В данных реакциях проявляет окислительные свойства. С оксидами металлов проявляет восстановительные свойства, вытесняя металл:

3. Соединения с галогенами образуют галогеноводороды, водные растворы которых являются кислотами: 

• водный р-р хлороводорода HCl — соляная кислота;
• водный р-р фтороводорода HF — плавиковая кислота;
• водный р-р бромоводорода HBr — бромоводородная кислота;
• водный р-р иодоводорода HI — иодоводородная кислота;
• водный р-р астатоводорода HAt — астатоводородная кислота.

4. С азотом при нагревании, давлении и в присутстсвии катализатора (Fe), образуя аммиак:

5. С серой при нагревании, образуя сероводород. Это обратимая реакция:

6. С углеродом, образуя метан:

Галогены

Вы можете повторить характеристику галогенов, которую мы рассматривали на уроке 1.2.4 Общая характеристика неметаллов IVA – VIIA групп.

На данном уроке рассмотрим химические свойства и взаимодействие галогенов с другими элементами. Все галогены являются окислителями. Окислительные свойства уменьшаются при перемещении от фтора вниз по группе. Все галогены обладают двухатомными молекулами.

Фтор. Наиболее сильным окислителем является фтор. Он легко вступает в реакцию со всеми металлами и со многими неметаллами. И не образует фторидов лишь с тремя инертными газами: гелием, неоном и аргоном. При обычных условиях и даже при низких t фтор реагирует с водородом с воспламенением и со взрывом, образуется фтороводород: Н₂ F₂ → 2HF. При реакции фтора с водой, последняя начинает гореть: 2F₂ 2H₂O → 4HF O₂. Со фтором непосредственно не реагируют азот (N), кислород (O), алмаз, углекислый и угарный газы. Во всех соединениях фтор проявляет только одну степень окисления –1.

Хлор — газ в обычных условиях. Сильный окислитель. В соединениях проявляет степени окисления -1, 0, 1, 3, 5, 7. Почти со всеми металлами реагирует непосредственно, образуя хлориды: 2Na Cl₂ → 2NaCl; 2Fe 3Cl₂→ 2FeCl₃. Также непосредственно реагирует с неметаллами, кроме углерода, азота и кислорода. Оксиды хлора: Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₆ и Cl₂O₇ взаимодействуют с водой и образуют кислородсодержащие кислоты: хлорноватистую HClO, хлористую HClO₂, хлорноватую HClO₃ и хлорную HClO₄. Из них наиболее сильным окислителем является хлорноватистая. Все названные кислоты неустойчивы. Водный р-р хлора содержит две кислоты — соляную HCl и хлорноватистую HСlO. Соляную кислоту получают путем растворения хлороводорода (газообразного соединения HCl) в воде при повышенной t: H₂ Cl₂ → HCl.   

Йод. Степени окисления йода, такие же как у хлора и брома. Химическая активность немного меньше, чем у предыдущих элементов. С металлами хорошо реагирует при нагревании, образуя йодиды, к примеру: Hg I₂ → HgI₂. С водородом реагирует плохо и только при нагревании, образуя йодистый водород или йодоводород HI. Образует ряд кислот: иодоводородную HI, иодноватистую HIO, иодистую HIO₂, иодноватую HIO₃, иодную HIO₄. Непосредственно не реагирует с углеродом, азотом, кислородом. 

Астат. По химическим свойствам близок к йоду. Как и другие галогены образует соли — астатиды, например, AgAt. При взаимодействии с металлами образует соединения со стпенью окисления — 1, что также свойственно всем галогенам.

Кислород, сера, азот

Кислород является наиболее распространенным среди элементов. Его молекула состоит из двух атомов. Отличается высокой реакционностью. Уже при обычных условиях окисляет многие вещества, например: 4Li O₂ → 2Li₂O. А если проводить реакции с нагревом или с применением катализаторов, то они протекают довольно таки бурно, выделяя большое количество тепла. Взаимодействует со всеми элементами Периодической системы, кроме золота и инертных газов. Соединения, включающие в себя кислород, имеют степени окисления, равные -2, -1, 2 и 1. Соединения, имеющие степень окисления, равную -2 (оксиды, основания, кислоты, соли) наиболее распространены. В степени окисления -1 кислород находится в пероксидах. Последние получают при сгорании щелочных металлов в кислороде: 2Na O₂ → Na₂O_2. Выступая в реакциях как окислитель, только со фтором кислород проявляет восстанавливающие свойства: O₂ F₂ → F₂O₂.

Сера. Данный химический элемент существует в виде восьмиатомных молекул S₈. Химическая активность повышается с повышением температуры. при обычных условиях реагирует только с ртутью. Начинает плавиться при 115⁰С. Кипит при 445⁰С. В случае проведения реакций с металлами, данный химический элемент выступает в роли окислителя, образуя сульфиды: Zn S → ZnS; 2Al 3S → Al₂S₃. При взаимодействии с сильными окислителями и сложными веществами является восстановителем: S 6HNO₃ → H₂SO₄  6NO₂  2H₂O. Сера не взаимодействует с водой. В щелочах при нагревании диспропорционирует по уравнению: 3S 6NaOН → 2Na₂S Na₂SО₃  3Н₂О. В последней реакции образуются сульфиды и сульфиты.

Азот содержится в атмосфере в виде прочных двухатомных молекул N₂, имеющих тройную связь. Малая химическая активность азота объясняется его большой прочностью. В соединениях проявляет степени окисления от от 5 до -3. Азот взаимодействует как окислитель, всего с несколькими активными металлами (например, литием) при невысоких температурах, при этом образует нитриды: 6Li N₂ → 2Li₃N. Другие металлы, а так же водород окисляются азотом только при повышенных температурах. В реакции с кислородом азот является восстановителем. Взаимодействие этих веществ с образованием NO становится заметным только при температуре свыше 400⁰ С. Энергия «запуска» этой реакции — самая высокая из всех известных. Она равна 540 кДж/моль. Главная сфера применения азота — синтез аммиака. Аммиак, NH₃, получают с помощью взаимодействия простых веществ по обратимой реакции: N₂ 3H₂ → 2NH₃ Q. Далее аммиак используется для получения разбавленной азотной кислоты. Реакция ступенчатая, суммарное уравнение выглядит так: NH₃ 2О₂ → HNO₃ Н₂О.

Фосфор, углерод, кремний

Фосфор обладает высокой химической активностью, поэтому в свободном виде его не встретить. В природе существует в разных модификациях: белый, красный, чёрный, металлический. Это явление, когда одно химическое вещество образует несколько веществ называется аллотропией.  Белый фосфор — это мягкое, воскообразное вещество, имеющее молекулярную кристаллическую решетку и состоящее из тетраэдрических молекул Р₄. Не растворяется в воде, но растворяется в органических растворителях. Белый фосфор является реакционноспособным веществом. На воздухе быстро окисляется вплоть до Р₄О₁₀, а при 40⁰С, происходит самовоспламенение и бурное горение фосфора: Р₄ 5О₂ → Р₄О₁₀. Поэтому хранится он под водой. Белый фосфор — сильный яд. Противоположными белому фосфору свойствами обладает красный фосфор, имеющий порошкообразную структуру. Не растворяется в воде и не растворяется в органических растворителях. На воздухе не окисляется и не воспламеняется. Не ядовит. 

Фосфор проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства. Во взаимодействии с металлами, ведет себя как окислитель и образует фосфиды: 2P 3Ca → Ca₃P₂.  С неметаллами реагирует, как восстановитель: 2P 3Cl₂ → 2PCl₃. С водородом не реагирует. С водой диспропорционирует, образуя фосфорноватистую кислоту: 4Р 6Н₂О → РН₃ 3Н₃РО₂. Под действием сильный окислителей превращается в фосфорную кислоту: 2P 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ 5SO₂ 2H₂O.

Практически каждый день мы наблюдаем реакцию фосфора с бертолетовой солью, когда от удара фосфор воспламеняется: 5KClO₃ 6P → 3P₂O₅ 5KCl. Наверняка вы догадались, что речь идет о зажигании спичек (бока спичечной коробки намазаны красным фосфором, а в головке спички содержится бертолетова соль). Эта реакция является реакцией окисления.

Углерод еще более, чем фосфор, аллотропное вещество. В природе можно встретить в составе минералов: в углекислом газе в атмосфере, в карбонате кальция, природном газе, торфе, каменном угле. В свободном состоянии в виде графита и алмаза. Графит и алмаз достаточно инертны. Они не взаимодействуют с HNO₃. Достаточно устойчивы в щелочах. Взаимодействуют с кислородом, серой, галогенами и металлами только при повышенной температуре. Простые вещества, образованные углем являются неметаллами. Горение угля образует оксид уг­ле­ро­да (IV) — углекислый газ: С О₂ → СО₂. Так выглядит реакция, проведенная в избытке кислорода, недостаток которого образует ок­си­д уг­ле­ро­да (II) – угар­ный газ: 2С О₂ → 2СО. Взаимодействие угля с водородом при нагревании образует метан: C 2H₂ →  CH₄. В данной реакции углерод проявляет себя окислителем. Также окислителем является в реакциях с металлами, при которых образуются карбиды:  4Al 3C  → Al₄C₃. С оксидами металлов проявляет восстановительные свойства: C 2CuO → 2Cu CO₂. Углерод окисляться концентрированными азотной и серной кислотами: С 4HNO₃(конц.) → СO₂­ 4NO₂­ 2H₂O.

Про кислород:  ВОЗДУХ СЖАТЫЙ № ООН 1002 (UN1002) - класс опасности, перевозки автоцистернами

Углерод достаточно широко применяется в деятельности человека. Применяться в виде кокса в металлургии для восстановления металлов. 

При высоких температурах, элемент реагирует со многими металлами. При взаимодействии с металлами образуются силициды. В силицидах щелочных и щелочноземельных металлов химическая связь носит ионно-ковалентный характер. Состав данных химический соединений является постоянным. Так же состав соответствует степени окисления кремния (-4): Na₄Si, Mg₂Si. Следовательно, кремний проявляет окислительные свойства. 

Кремний не способен взаимодействовать с водородом. Но, несмотря на это, его соединения с водородом всё же существуют. Например: SiH₄ (моносилан). С галогенами кремний образует тетрагалогениды: газообразный SiF₄, жидкие SiCl₄ и SiBr₄ и твердый SiI₄. С серой кремний образует дисульфид кремния SiS₂. С углеродом кремний образует карбид кремния.

Реакции, взаимодействие натрия с неметаллами. уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия натрия и кислорода:

2Na O2 → Na2O2 (t = 250-400 °C).

Реакция взаимодействия натрия и кислорода происходит с образованием пероксида натрия. Реакция представляет собой сжигание натрия на воздухе. В ходе реакции также образуется примесь – оксид натрия Na2O.

2. Реакция взаимодействия натрия и селена:

2Na Se → Na2Se (t > 130 °C).

Реакция взаимодействия натрия и селена происходит с образованием селенида натрия.

3. Реакция взаимодействия натрия и углерода:

2Na 2C → Na2C2 (t = 150-200 °C).

Реакция взаимодействия натрия и углерода происходит с образованием ацетиленида натрия.

4. Реакция взаимодействия натрия и кремния:

Si Na → NaSi (t°).

Реакция взаимодействия кремния и натрия происходит с образованием силицида натрия. Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.

5. Реакция взаимодействия натрия и красного фосфора:

3Na P → Na3P (t = 200 °C).

Реакция взаимодействия натрия и красного фосфора происходит с образованием фосфида тринатрия. Реакция протекает в атмосфере аргона.

6. Реакция взаимодействия натрия и хлора:

2Na Cl2 → 2NaCl.

Реакция взаимодействия натрия и хлора происходит с образованием хлорида натрия. Реакция протекает при комнатной температуре.

7. Реакция взаимодействия натрия и водорода:

2Na H2 → 2NaH (t = 300 °C).

Реакция взаимодействия натрия и водорода происходит с образованием гидрида натрия.

8. Реакция взаимодействия натрия и брома:

2Na Br2 → 2NaBr (t = 150-250 °C).

Реакция взаимодействия натрия и брома происходит с образованием бромида натрия.

9. Реакция взаимодействия натрия и йода:

I2  2Na → 2NaI (t = 100 °C).

Реакция взаимодействия йода и натрия происходит с образованием йодида натрия.

10. Реакция взаимодействия натрия и фтора:

F2  2Na → 2NaF.

Реакция взаимодействия фтора и натрия происходит с образованием фторида натрия. Реакция протекает при комнатной температуре.

11. Реакция взаимодействия натрия, кислорода и воды:

4Na O2  2H2O → 4NaOH.

Реакция взаимодействия натрия, кислорода и воды происходит с образованием гидроксида натрия.

12. Реакция взаимодействия натрия, бора и водорода:

Na B 2H2 → Na[BH4] (t°).

Реакция взаимодействия натрия, бора и водорода происходит с образованием тетрагидридобората (III) водорода. Реакция протекает при кипении в диоксане.

Аналогичным образом натрий вступает в реакции и с другими неметаллами: мышьяком, серой, азотом.

Сера – простое вещество

Наиболее прочны молекулы серы S₈, имеющие форму короны.

Сeрa образует несколько аллотропных модификаций: ромбическая сера и моноклинная сера. Кристаллическая решётка в обоих случаях молекулярная, в узлах решётки – молекулы S8.

При выливании расплава серы в холодную воду образуется пластичная масса – пластическая сeрa, не имеющая кристаллического строения. Её макромолекулы образованы линейными цепями Sn. При хранении пластическая сера становится хрупкой, изменяет окраску и переходит в ромбическую модификацию.

Если медленно нагреть ромбические кристаллы выше 96 °С, то они превращаются в моноклинную модификацию. В обеих модификациях молекулы серы находятся в форме восьмичленных колец, но упакованы они по–разному. Переход ромбической серы в моноклинную при 96 °С является обратимым.

При обычных условиях сера – твёрдое кристаллическое вещество; кристаллы жёлтого цвета, хрупкие, лёгкие (р ≈ 2 г/см3), легкоплавкие (t0пл ≈ 113°С для ромбической серы).

Для серы характерна окислительно-восстановительная двойственность: по отношению к металлам и водороду сера выступает в роли окислителя.

С водородом сера взаимодействует при нагревании с образованием сероводорода:восстановителя. При нагревании сера сгорает в кислороде:восстановителя. При нагревании сера сгорает в кислороде:
При температуре примерно 700–800 °С уголь взаимодействует с серой, образуется сероуглерод:

Сера используется для производства серной кислоты, в реакции вулканизации каучука, для производства инсектицидов, в косметической промышленности.

Сера, химические свойства, получение

Серная кислота (h2so4)

Способы
получения серной кислоты

В промышленности серную кислоту производят из серы, сульфидов
металлов, сероводорода и др.

Наиболее часто серную кислоту получают из пирита FeS2.

Основные стадии получения серной кислоты включают:

1.Обжиг пирита в кислороде в печи для обжига с получением сернистого газа:

4FeS2
11O2 → 2Fe2O3
8SO2 Q

2. Очистка полученного сернистого газа от примесей в циклоне, электрофильтре.

3. Осушка сернистого газа в сушильной башне

4.Нагрев очищенного газа в теплообменнике.

5. Окисление сернистого газа в серный ангидрид в контактном аппарате:

2SO2 O2 ↔ 2SO3 Q

6.Поглощение серного ангидрида серной кислотой в поглотительной башне – получение олеума.

Физические
свойства, строение серной кислоты

При обычных условиях серная кислота – тяжелая бесцветная маслянистая жидкость, хорошо растворимая в воде. Максимальная плотность равна 1,84 г/мл

При растворении серной кислоты в воде выделяется большое количество теплоты. Поэтому, по правилам безопасности в лаборатории при приготовлении разбавленного раствора серной кислоты во избежание разбрызгивания необходимо наливать серную кислоту в воду тонкой струйкой по стеклянной палочке при постоянном перемешивании. Но не наоборот!

Валентность серы в серной кислоте равна VI.

Качественные
реакции для обнаружения серной кислоты и сульфат ионов

Для обнаружения сульфат-ионов используют реакцию с растворимыми солями бария. В результате взаимодействия, образуется белый кристаллический осадок сульфата бария:

BaCl2 Na2SO4 → BaSO4↓ 2NaCl

ВидеоВзаимодействие хлорида бария и сульфата натрия в растворе (качественная реакция на сульфат-ион).

Химические свойства серной кислоты

Серная кислота — сильная двухосновная кислота, образует два типа солей: средние – сульфаты, кислые – гидросульфаты.

• Серная кислота практически полностью диссоциирует в разбавленном в растворе по первой ступени и достаточно по второй ступени:

H2SO4 ⇄ H HSO4–

HSO4– ⇄ H SO42–

Характерны все свойства кислот:

• Реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами, амфотерными гидроксидами и аммиаком:

H2SO4 MgO → MgSO4 H2O

H2SO4 КОН → KHSО4 H2O

H2SO4 2КОН → К2SО4 2H2O

3H2SO4 2Al(OH)3 → Al2(SO4)3 6H2O

H2SO4 NH3 → NH4HSO4

• Вытесняетболее слабые кислоты из их солей в растворе (карбонаты, сульфиды и др.) и летучие кислоты из их солей (кроме солей HBr и HI):

Н2SO4 2NaHCO3 → Na2SO4 CO2 H2O

H2SO4 Na2SiO3 → Na2SO4 H2SiO3

• Концентрированная серная кислота реагирует с твердыми солями, например нитратом натрия, хлорида натрия.

NaNO3(тв.) H2SO4 → NaHSO4 HNO3

NaCl(тв.) H2SO4 → NaHSO4 HCl

• Вступает в обменные реакции ссолями:

H2SO4 BaCl2 → BaSO4 2HCl

• Взаимодействует с металлами:

Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, расположенными в ряду напряжения металлов до водорода. В результате реакции образуются соль и водород:

H2SO4(разб.) Fe → FeSO4 H2

H2SO4 Zn = ZnSO4 H2

Концентрированная серная кислота — сильный окислитель. Реакция с металлами протекает без вытеснения водорода из кислоты. В зависимости от активности металла образуются различные продукты реакции:

• Активные металлы и цинк при обычной температуре с концентрированной серной кислотой образуют соль, сероводород (или серу) и воду:

H2SO4 Na = Na2SO4 Н2S↑ H2O

5H2SO4(конц.) 4Zn → 4ZnSO4 H2S↑ 4H2O

• Металлы средней активности с концентрированной H₂SO₄ образуют соль, серу и воду:

4H2SO4 3Mg → 3MgSO4 S 4H2O

• Такие металлы, как железо Fe,
  алюминий Al, хром Cr пассивируются концентрированной
  серной кислотой на холоде. При нагревании,
  при удалении оксидной пленки реакция возможна.

6H2SO4(конц.) 2Fe → Fe2(SO4)3 3SO2 6H2O

6H2SO4(конц.) 2Al → Al2 (SO4)3 Н2S↑ 6H2O

• Неактивные металлы восстанавливают концентрированную серную кислоту до сернистого газа:

2H2SO4(конц.) Cu → CuSO4 SO2 ↑ 2H2O

2H2SO4(конц.) Hg → HgSO4 SO2 ↑ 2H2O

2H2SO4(конц.) 2Ag → Ag2SO4 SO2↑ 2H2O

• В реакциях с неметаллами концентрированная серная кислота также проявляет окислительные свойства:

5H2SO4(конц.) 2P → 2H3PO4 5SO2↑ 2H2O

2H2SO4(конц.) С → СО2↑ 2SO2↑ 2H2O

2H2SO4(конц.) S → 3SO2 ↑ 2H2O

3H2SO4(конц.) 2KBr → Br2↓ SO2↑ 2KHSO4 2H2O

5H2SO4(конц.) 8KI → 4I2↓ H2S↑ K2SO4 4H2O

H2SO4(конц.) 3H2S → 4S↓ 4H2O (комнатная температура)

H2SO4(конц.) H2S = S↓ SО2↑ 2Н2О (при нагревании)

H2SO4(конц.) 2HBr = Br2 SO2 2H2O

Сероводород

Получение
сероводорода

• Получение из простых веществ:

S Н2 = H2S

• Взаимодействие минеральных кислот и сульфидов металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа:

FeS 2HCI = H2S↑ FeCl2

5H2SO4(конц.) 8Na = H2S↑ 4Na2SO4 4H2О

AI2S3 6Н2О = 3H2S↑ 2Аl(ОН)3↓

C40H82 41S = 41Н2S 40С

ВидеоПолучение и обнаружение сероводорода

Физические
свойства и строение сероводорода

Сероводород H2S – это бинарное летучее водородное соединение соединение с серой. H2S — бесцветный ядовитый газ, с неприятным удушливым
запахом тухлых яиц. При концентрации > 3 г/м3 вызывает смертельное отравление.

Сероводород тяжелее воздуха и легко конденсируется в бесцветную жидкость. Растворимость в воде H2S при обычной температуре составляет 2,5.

В твердом состоянии имеет молекулярную кристаллическую решетку.

Геометрическая форма молекулы сероводорода представляет собой сцепленные между собой атомы H-S-H с валентным углом 92,1о.

Качественная реакция для обнаружения сероводорода

Для
обнаружения анионов S2- и сероводорода используют
реакцию газообразного H2S с Pb(NO3)2:

H2S Pb(NO3)2 = 2HNO3 PbS↓ черный
осадок.

Влажная бумага, смоченная в растворе Pb(NO3)2 чернеет в присутствии H2S из-за получения черного осадка PbS.

Химические свойства серы

H2S является сильным восстановителем

При взаимодействии H2S с окислителями образуются различные вещества — S, SО2, H2SO4

• Окисление кислородом воздуха:

2H2S 3О2(избыток) = 2SО2↑ 2Н2О

2H2S О2(недостаток) = 2S↓ 2Н2О

H2S Br2 = S↓ 2НВr

H2S Cl2 → 2HCl S↓

H2S 4Cl2 4H2O → H2SO4 8HCl

• Взаимодействие с кислотами-окислителями:

3H2S 8HNО3(разб.) = 3H2SO4 8NO 4Н2О

H2S 8HNО3(конц.) = H2SO4 8NО2↑ 4Н2О

H2S H2SO4(конц.) = S↓ SО2↑ 2Н2О

• Взаимодействие со сложными окислителями:

5H2S 2KMnO4 3H2SO4 = 5S↓ 2MnSO4 K2SO4 8Н2О

5H2S 6KMnO4 9H2SO4 = 5SО2 6MnSO4 3K2SO4 14Н2О

H2S 2FeCl3 = S↓ 2FeCl2 2HCl

2H2S SO2 = 2H2O 3S

3H2S K2Cr2O7 4H2SO4 → 3S Cr2(SO4)3 K2SO4 7H2O

• Сероводородная кислота H₂S двухосновная кислота и диссоциирует по двум ступеням:

1-я ступень:
H2S → Н HS—

2-я ступень:
HS— → Н S2-

H2S очень слабая
кислота, несмотря на это имеет характерные для кислот химические свойства. Взаимодействует:

H2S Mg = Н2↑ MgS

• с малоактивными металлами (Аg, Си, Нg) при совместном присутствии окислителей:

2H2S 4Аg O2 = 2Ag2S↓ 2Н2O

H2S ВаО = BaS Н2O

H2S NaOH(недостаток) = NaHS Н2O

H2S 2NaOH(избыток)  → Na2S 2H2O

H2S 2NH3(избыток) = (NH4)2S

• с некоторыми солями сильных кислот, если образующийся сульфид металла нерастворим в воде и в сильных кислотах:

CuSO4 H2S = CuS↓ H2SO4

H2S Pb(NO3)2 → PbS↓ 2HNO3

Реакция
с нитратом свинца в растворе – это качественная реакция на сероводород и сульфид-ионы.

ВидеоВзаимодействие сероводорода с нитратом свинца

Сульфиды

Получение сульфидов

• Непосредственно из простых веществ:

S Fe → FeS

S Mg → MgS

S Ca → CaS

• Взаимодействие H₂S с растворами щелочей:

H2S 2NaOH = 2H2O Na2S

H2S NaOH = H2O NaHS

• Взаимодействие H₂S или (NH₄)₂S с растворами солей:

H2S CuSO4 = CuS↓ H2SO4

H2S 2AgNO3 = Ag2S↓ 2HNO3

Pb(NO3)2 Н2S →  PbS↓ 2НNO3

ZnSO4 Na2S → ZnS↓ Na2SO4

• Восстановление сульфатов при прокаливании с углем:

Na2SO4 4С = Na2S 4СО

Физические свойства сульфидов

Сульфиды – это бинарные соединения серы с элементами с меньшей электроотрицательностью, в том числе с некоторыми неметаллами (С, Si, Р, As и др.).

По растворимости
в воде и кислотах сульфиды классифицируют
на:

• нерастворимые в воде, но растворимые в минеральных кислотах — сульфиды металлов, расположенных до железа в ряду активности (белые и цветные сульфиды ZnS, MnS, FeS, CdS);

• нерастворимые ни в воде, ни в минеральных кислотах — черные сульфиды (CuS, HgS, PbS, Ag₂S, NiS, CoS)

• гидролизуемые водой — сульфиды трехвалентных металлов (алюминия и хрома (III))

По цвету сульфиды можно разделить на:

• Чёрные – HgS, Ag₂S, PbS, CuS, FeS,
  NiS;
• Коричневые – SnS, Bi₂S₃;
• Оранжевые – Sb₂S₃, Sb₂S₅;
• Жёлтые – As₂S₃, As₂S₅,
  SnS₂, CdS;
• Розовые — MnS
• Белые – ZnS, Al₂S₃, BaS,
  CaS;

Химические свойства сульфидов

Обратимый гидролиз сульфидов

K2S H2O ⇄ KHS KOH

S2- H2O → HS— ОН—

• Сульфиды щелочно-земельных металлов и Mg, при взаимодействии с водой подвергаются полному гидролизу и переходят в растворимые кислые соли — гидросульфиды:

2CaS 2НОН
= Ca(HS)2 Са(ОН)2

При нагревании растворов сульфидов гидролиз протекает и по 2-й ступени:

HS— H2O → H2S↑ ОН—

Необратимый
гидролиз сульфидов

• Сульфиды некоторых металлов (Cr₂S₃, Fe₂S_3, Al₂S₃) подвергаются необратимому гидролизу, полностью разлагаясь в водных растворах:

Al2S3 6H2O = 3H2S↑ 2AI(OH)3↓

Нерастворимые
сульфиды гидролизу не подвергаются

NiS HСl ≠

• Некоторые из сульфидов растворяются в сильных кислотах:

FeS 2HCI =
FeCl2 H2S↑

ZnS 2HCI =
ZnCl2 H2S↑

CuS 8HNO3 → CuSO4 8NO2 4H2O

CuS 4H2SO4(конц. гор.) → CuSO4 4SO2 4H2O

MnS 3HNO3 = MnSO4 8NO2 4H2O

• Сульфиды Ag₂S, HgS, Hg₂S, PbS, CuS не pacтворяются не только в воде, но и во многих кислотах.

• Сульфиды обладают восстановительными свойствами и вступают в реакции с окислителями:

PbS 4H2O2 → PbSO4 4H2O

СuS Cl2 → CuCl2 S

• Окислительный обжиг сульфидов является
  важной стадией переработки сульфидного сырья в различных производствах

2ZnS 3O2 = 2ZnO 2SO2

4FeS2 11O2 = 2Fe2O3 8SO2↑

2CuS 3O2 → 2CuO 2SO2

2Cr2S3 9O2 → 2Cr2O3 6SO2

Взаимодействия
сульфидов с растворимыми солями свинца, серебра, меди являются качественными на ион S2−:

Na2S Pb(NO3)2 → PbS↓ 2NaNO3

Na2S 2AgNO3 → Ag2S↓ 2NaNO3

Na2S Cu(NO3)2 → CuS↓ 2NaNO3

Химические свойства кислорода

Кислород — сильный окислитель, уступающий по химической активности только фтору.

Вступает во
взаимодействия со всеми элементами, кроме инертных газов (Не, Ne и Аг). Со
многими простыми веществами реагирует непосредственно при обычных условиях или
при нагревании или в присутствии катализаторов (кроме Au, Pt, Hal2, благородные газы).

Большинство реакций с участием О2 экзотермичны, часто часто сопровождаются горением, иногда — взрывом.

Взаимодействие с простыми веществами

С металлами

• Кислород взаимодействует с металлами, с образованием оксидов металлов:

Me О2 = МеxOy оксиды

4Li О2 = 2Li2O оксид лития

2Na О2 = Na2О2 пероксид натрия

К О2 = КО2 супероксид калия

• С железом образуется смесь оксидов:

3Fe 2O2 =
Fe3O4 (Fe2O3*FeO)

• С марганцем образуется диоксид марганца:

Mn O2 = MnO2

С неметаллами

При
взаимодействии с неметаллами (кроме фтора и инертных газов) образуются оксиды,
со степенью окисления кислорода – 2:

Si O2 = SiO2 (t=400-5000С)

С О2(изб) = СО2; С О2(нед) =
СО

N2 О2 = 2NO — Q

S О2 = SО2;

4Р 5О2 = 2Р2О5

Окисление сложных веществ

Горение сульфидов

4FeS2  11O2 = 2Fe2O3  8SO2

Горение водородных соединений

4HI О2 = 2I2 2Н2O

2H2S 3O2 = 2SO2 
2H2O

CH4 
2O2 = CO2  2H2O

Окисление
оксидов

Кислород окисляет
входящие в оксид элементы до более высокой степени окисления:

4FeO О2 = 2Fe2О3

2SО2 О2 = 2SО3

4NО2 О2 2H2O = 4HNО3

Окисление гидроксидов и солей

Окисление гидроксидов и солей в водных растворах происходит, если исходное вещество неустойчиво на воздухе:

2HNO2  O2 = 2HNO3

4Fe(OH)2  O2  2H2O
= 4Fe(OH)3

Окисление аммиака

В отсутствие катализатора при окислении аммиака кислородом образуется азот, а в присутствии катализатора — оксида азота(II):

4NH3 3О2 =2N2 6Н2O

4NH3 5О2 = 4NO 6Н2O

Окисление
фосфина

На
воздухе самопроизвольно воспламеняется:

2PH3 4О2 = P2О5 3Н2O

Окисление
силана

На воздухе он самовоспламеняется (часто
со взрывом) с образованием SiO2 и H2O:

SiH4 2О2 = SiО2 2Н2O

Окисление органических веществ

CxHy О2 = CО2 Н2O

Продукты
окисления различных элементов, входящих в молекулы органических соединений:

С → CO2

Н → Н2O

Hal → Hal2

N → N2

P → P2O5

S → SO2

Например:

2C2H5 4О2 = 4CО2 5Н2O

C2H5Сl 3О2 = 2CО2 2Н2O HCl

2C2H5NH2 8,5О2 = 4CО2 7Н2O N2

Кроме горения возможны также реакции неполного окисления:

https://www.youtube.com/watch?v=kursoteka.ruplayer

СН3-СН2-СН2-СН3  3O2 → 2СН3-СOOH 2H2O

• окисление первичных спиртов до альдегидов, вторичных – до кетонов:

• окисление альдегидов до кислот: