Сера, подготовка к ЕГЭ по химии

Сера, подготовка к ЕГЭ по химии Кислород
Содержание
  1. Основное и возбужденное состояние атома серы
  2. Что такое овр
  3. Основные правила составления овр
  4. Cпособы получения оксида серы (iv)
  5. H2so3 — сернистая кислота
  6. I. не окислительно-восстановительные реакции
  7. Ii. окислительно-восстановительные реакции
  8. So2 — активный восстановитель
  9. So2 — кислотный оксид
  10. So2 — окислитель
  11. Азотистая кислота и нитриты
  12. Аллотропия. физические свойства.
  13. Гидролиз сульфитов
  14. Диспропорционирование серы в растворах щелочей
  15. Классификация окислительно-восстановительных реакций
  16. Нахождение в природе кислорода и серы
  17. Общая характеристика элементов 6 группы главной подгруппы
  18. Окислительно-восстановительная двойственность
  19. Оксид серы — so2
  20. Оксид серы vi — so3
  21. Пероксид водорода
  22. Примеры веществ-восстановителей
  23. Примеры веществ-окислителей
  24. Природные соединения
  25. Простое вещество йод
  26. Реакции с более эо неметаллами
  27. Реакции с менее эо неметаллами
  28. Реакции с металлами
  29. Реакции со сложными веществами — сильными окислителями
  30. Сера — восстановитель:
  31. Сернистая кислота
  32. Сероводород — h2s
  33. Способы получения кислорода
  34. Способы получения серы
  35. Сульфиты и гидросульфиты
  36. Физические свойства кислорода
  37. Характеристика элемента
  38. Химические свойства кислорода
  39. Химические свойства серы

Основное и возбужденное состояние атома серы

Электроны s- и p-подуровня способны распариваться и переходить на d-подуровень. Как и всегда, количество валентных
электронов отражает количество возможных связей у атома.

В разных электронных конфигурациях сера способна принимать валентности: II, IV и VI.

Что такое овр

Окислительно-восстановительная реакция (ОВР) — это реакция, которая протекает с изменением степеней окисления.

В такой реакции всегда участвуют вещество-окислитель и вещество-восстановитель. Другие вещества могут выступать в качестве среды, в которой протекает данная реакция.

Конечно, в каждом правиле есть исключения. Например, реакция диспропорционирования галогенов в горячем растворе щелочи выглядит так: Br2 KOH = KBrO3 KBr H2O. Здесь и окислителем, и восстановителем является простое вещество бром (Br2).

Теперь посмотрим внимательнее на вещества — участники окислительно-восстановительных реакций.

Окислитель — вещество, в состав которого входит ион или атом, который в процессе реакции будет принимать электроны, тем самым понижая свою степень окисления.

Восстановитель — вещество, в состав которого входит ион или атом, который в процессе реакции будет отдавать электроны, тем самым повышая свою степень окисления.

Из определений понятно, что реакция включает два противоположных по действиям явления: процесс окисления и процесс восстановления. Процесс восстановления — это процесс принятия электронов, а процесс окисления — процесс отдачи электронов. Оба процесса протекают одновременно: окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.

Вот мы и узнали общие закономерности протекания окислительно-восстановительных реакций. Теперь давайте разберемся, какие вещества могут быть окислителями, а какие — восстановителями, и может ли одно вещество проявлять те и другие свойства.

Основные правила составления овр

  1. Подобрать среди исходных веществ окислитель и восстановитель, а также вещество, которое отвечает за среду — при необходимости. Для этого нужно расставить степени окисления элементов и сравнить их окислительно-восстановительные свойства.

  2. Составить уравнение реакции и записать продукты реакции. Следует помнить, что в кислой среде образуются соли одно-, двух- и трехзарядных катионов, а для создания среды чаще всего используют серную кислоту. В кислой среде невозможно образование оснó‎вных оксидов и гидроксидов, так как они вступят в реакцию с кислотой. В щелочной среде не могут образовываться кислоты и кислотные оксиды, а образуются соли.

  3. Уравнять методом электронного баланса или методом полуреакций.

    Составим алгоритм для уравнивания окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса.

    Главное условие протекания ОВР — общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно общему числу электронов, принятых окислителем.

    • Определите атомы, которые меняют свои степени окисления в ходе реакции.

    • Выпишите, сколько электронов принял окислитель и отдал восстановитель. Если восстановителей несколько, выписываем все.

    • Найдите НОК для суммарно отданных/принятых электронов.

    • Расставьте первые полученные коэффициенты перед окислителем и одним или несколькими восстановителями.

    • Уравняйте все присутствующие металлы в уравнении реакции.

    • Уравняйте кислотные остатки.

    • Уравняйте водород — в обеих частях его должно быть одинаковое количество.

    • Проверьте себя по кислороду — если все посчитано верно, то он сойдется.

Cпособы получения оксида серы (iv)

1.Сжигание серы на воздухе:

S      O2  →  SO2

2.Горение сульфидов и сероводорода:

2H2S      3O2  →   2SO2      2H2O

2CuS      3O2  →   2SO2      2CuO

3. Взаимодействие сульфитов с более сильными кислотами:

Например, сульфит натрия взаимодействует с серной кислотой:

Na2SO3       H2SO4    →  Na2SO4      SO2       H2O

4.Обработка концентрированной серной кислотой неактивных металлов.

Например, взаимодействие меди с концентрированной серной кислотой:

Cu       2H2SO4   →   CuSO4      SO2      2H2O

H2so3 — сернистая кислота

В свободном состоянии не выделена. Очень непрочное соединение. Образуется при растворении SO2 в воде. Обладает свойствами слабой кислоты.

I. не окислительно-восстановительные реакции

1. Взаимодействие с сильными кислотами:

Na2SO3 2HCl = 2NaCl SO2↑ Н2O

NaHSO3 HCl = NaCl SO2↑ Н2O

Оба типа солей разлагаются сильными кислотами, при этом слабая сернистая кислота вытесняется в виде SO2 и Н2O.

2. Термическое разложение сульфитов:

CaSO3 = СаО SO2↑

3. Нормальные сульфиты в водных растворах, содержащих избыток SO2, превращаются в гидросульфиты

CaSO3 SO2 Н2O = Ca(HSO3)sub>2

Благодаря этой реакции нерастворимые в воде сульфиты превращаются в растворимые гидросульфиты

4. Ионно-обменные реакции с другими солями, приводящие к образованию нерастворимых сульфитов:

Na2SO3 ZnCl2 = ZnSO3↓ 2NaCl

Ii. окислительно-восстановительные реакции

I. Сульфиты как восстановители.

Сульфиты, подобно SO2, могут быть и восстановителями, и окислителями, поскольку атомы серы в анионах SO3 находятся в промежуточной С.О. 4

В водных растворах и сульфиты, и гидросульфиты легко окисляются до сульфатов. Примеры реакций:

Na2SO3 Вr2 Н2O = Na2SO4 2НВr

5K2SO3 2КМпO4 3H2SO4 = 6K2SO4 2MnSO4 3Н2O

Даже твердые сульфиты при хранении на воздухе медленно окисляются до сульфатов:

2Na2SO3 O2 = 2Na2SO4

II. Сульфиты как окислители.

Эти реакции не столь многочисленны. При нагревании сухих сульфитов с такими активными восстановителями, как С, Mg, Al, Zn, они переходят в сульфиды:

Na2SO3 ЗС = Na2S ЗСО

III. Диспропорционирование сухих сульфитов.

При нагревании до высоких температур сульфиты медленно превращаются в смесь сульфатов и сульфидов:

4K2SO3 = 3K2SO4 K2S

So2 — активный восстановитель

SO2 СаО = CaSO3 сульфит кальция

SO2 NaOH = NaHSO3 гидросульфит натрия

SO2 2NaOH = Н2O Na2SO3 сульфит натрия

Диоксид серы окисляется в газовой фазе до SO3:

2SO2 O2 = SO3

SO2 O3 = SO3 O2

SO2 NO2 = SO3 NO

На свету легко окисляется хлором:

SO2 Cl2 — SO2Cl2 хлористый сульфурил

В водных растворах при окислении SO2 образуется серная кислота H2SO4:

SO2 2HNO3 = H2SO4 2NO2

SO2 Н2O2 = H2SO4

Обесцвечивание окрашенных окислителей (КМпO4 и Вr2) — качественная реакция для распознавания SO2 (например, отличие его от СO2, СО, СН4 и многих других газов):

SO2 Вr2 2Н2О = H2SO4 2НВr

3SO2 2КМпO4 4Н2О = 3H2SO4 2MnO2↓ 2КОН

So2 — кислотный оксид

При растворении SO2 в воде происходит его частичное соединение с молекулами воды — об
разуется слабая сернистая кислота.

So2 — окислитель

Продуктом восстановления SO2 чаще всего является свободная сера.

SO2 2Н2S = 3S↓ 2Н2О

SO2 2СО = S 2CO2

Азотистая кислота и нитриты

При взаимодействии с более сильными окислителями азот повышает степень окисления до 5 и превращается либо в азотную кислоту из азотистой, либо в нитрат-анион из нитрит-аниона: 5NaNO2 2KMnO4 3H2SO4 = 5NaNO3 2MnSO4 K2SO4 3H2O.

При взаимодействии с сильными восстановителями обычно происходит восстановление до NO (иногда до других соединений азота в более низких степенях окисления): 2HNO2 2HI = 2NO I2 2H2O.

Для удобства мы собрали представителей типичных окислителей и восстановителей в одну схему.

Аллотропия. физические свойства.

Аллотропные модификации серы: ромбическая — S8. Твердое кристаллическое вещество ли монно-желтого цвета; нерастворимо в воде, хорошо растворимо в сероуглероде, ацетоне, бензоле.

Моноклинная — S8. Существует при температуре около 950С. Отличается от ромбической взаимной ориентацией октаэдров в кристаллической решетке.

Пластическая. Длинные зигзагообразные цепи.

Гидролиз сульфитов

Водные растворы сульфитов вследствие гидролиза имеют щелочную среду (окрашивают лакмус в синий цвет).

SO3- Н2O = HSO3- ОН-

Na2SO3 Н2O = NaHSO3 NaOH

Диспропорционирование серы в растворах щелочей

3S 6NaOH = 2Na2S Na2SO3 3Н2O

Классификация окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции можно поделить на четыре типа:

  • межмолекулярные ОВР;

  • внутримолекулярные ОВР;

  • реакции диспропорционирования;

  • реакции контрпропорционирования.

Рассмотрим каждую по отдельности.

Межмолекулярная ОВР — это реакция, окислитель и восстановитель которой являются различными веществами.

2KI Br2 = 2KBr I2, где Br2 — окислитель, а KI — восстановитель (за счёт I−1).

Внутримолекулярная ОВР — это реакция, в которой один атом является окислителем, а другой восстановителем в рамках одного соединения.

Пример такой окислительно-восстановительной реакции:

где Cl 5 — окислитель, а O−2 — восстановитель.

Термическое разложение нитратов — это внутримолекулярная ОВР. Вот схема разложения нитратов в зависимости от металла, входящего в состав соли.

Исключение — разложение нитрата железа (II): 4Fe(NO3)2 = 2Fe2O3 8NO2 O2. Здесь железо окисляется до 3 вопреки правилам. Иначе разлагается при нагревании и нитрат аммония: NH4NO3 = N2O 2H2O.

Окислительно-восстановительная реакция диспропорционирования — это реакция, в ходе которой один и тот же атом является и окислителем, и восстановителем. Например, 3HNO2 = HNO3 2NO H2O, где N 3 переходит в N 5, являясь восстановителем, и N 3 переходит в N 2, являясь окислителем.

Окислительно-восстановительная реакция контрпропорционирования — это реакция, в которой атомы одного и того же химического элемента в разных степенях окисления входят в состав разных веществ, при этом образуя новые молекулы одного и того же продукта.

Нахождение в природе кислорода и серы

Кислород занимает первое место среди элементов по
распространенности в земной коре. Содержится
он главным образом в силикатах и составляет около 47 % массы твёрдой земной
коры. В больших количествах связанного кислорода содержится в воде — 85,82 % по
массе.

Сера встречается в виде самородной серы, сульфатов (CaSO4∙2H2O, CaSO4∙H2O, Na2SO4∙10H2O, MgSO4∙7H2O), сульфидов (FeS2, CuS, CuFeS2, PbS, ZnS, HgS) и в промышленных газах.

Самородная сера встречается в местах
вулканической активности совместно с сернистыми фумаролами и сернистыми водами
(с содержанием > 25 %).

Общая характеристика элементов 6 группы главной подгруппы

От O к Po (сверху вниз в
периодической таблице)

Увеличивается

  • атомного радиуса,
  • металлических, основных,
    восстановительных свойств,

Уменьшается

  • электроотрицательность,
  • энергия ионизация,
  • сродство к электрону.

Электронные конфигурации
у данных элементов схожи, все они содержат 6 электронов на внешнем слое ns2np4:

O – 2s2 2p4;

S – 3s23p4;

Se – 4s2 4p4;

Te – 5s2 5p4;

Po – 6s2 6p4

Электронное строение кислорода и серы

Окислительно-восстановительная двойственность

Окислительно-восстановительная двойственность — это способность атома проявлять как свойства окислителя, так и свойства восстановителя в зависимости от условия протекания химической реакции.

Разберем вещества, атомы которых обладают окислительно-восстановительной двойственностью.

Оксид серы — so2

Сернистый газ — SO2 — при нормальных условиях бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся
спички).

Получение


В промышленных условиях сернистый газ получают обжигом пирита.

FeS2 O2 = (t) FeO SO2

В лаборатории SO2 получают реакцией сильных кислот на сульфиты. В ходе подобных реакций образуется сернистая кислота,
распадающаяся на сернистый газ и воду.

K2SO3 H2SO4 = (t) K2SO4 H2O SO2↑


Сернистый газ получается также в ходе реакций малоактивных металлов с серной кислотой.

Cu H2SO4(конц.) = (t) CuSO4 SO2 H2O

Оксид серы vi — so3

Является высшим оксидом серы. Бесцветная летучая жидкость с удушающим запахом. Ядовит.

Получение

В промышленности данный оксид получают, окисляя SO2 кислородом при нагревании и присутствии катализатора
(оксид ванадия — Pr, V2O5).

SO2 O2 = (кат) SO3

В лабораторных условиях разложением солей серной кислоты — сульфатов.


Fe2(SO4)3 = (t) SO3 Fe2O3

Химические свойства

Пероксид водорода

Атом кислорода в пероксиде водорода находится в промежуточной степени окисления –1, и в присутствии восстановителей может понижать степень окисления до –2: 4H2O2 PbS = PbSO4 4H2O.

Атом кислорода в пероксиде водорода находится в промежуточной степени окисления –1, и в присутствии окислителей может повышать степень окисления до 0: 3H2O2 2KMnO4 = 3O2 2MnO2 2KOH 2H2O.

Примеры веществ-восстановителей

Типичными восстановителями могут быть щелочные (IA) и щелочноземельные (IIA) металлы, цинк и алюминий, а также катионы металлов в своих низших степенях окисления при нескольких возможных. Например:

Fe H2SO4 (разб) = FeSO4 H2

6СuCl K2Cr2O7 14HCl (разб) = 6CuCl2 2CrCl3 2KCl 7H2O.

Типичными восстановителями также могут быть бескислородные кислоты и их соли. Например, H2S 4Cl2 4H2O = 8HCl H2SO4.

Гидриды активных металлов (щелочных и щелочноземельных) тоже являются типичными восстановителями. Например, NaH H2O = NaOH H2.

Для удобства мы собрали цвета переходов важнейших веществ-восстановителей в одном месте.

Примеры веществ-окислителей

Только окислителями могут быть элементы в высшей своей степени окисления. Например, S 6 в серной кислоте (H2SO4), N 5 в азотной кислоте (HNO3) или солях-нитратах, Cr 6 в хроматах (CrO42−) и дихроматах (Cr2O72−) соответственно, а также Mn 7 (MnO4−).

В зависимости от среды проведения реакции Mn 7 и Cr 6 ведут себя по-разному. Рассмотрим на схемах:

И марганец, и хром в кислой среде (H ) образуют соли той кислоты, которая образовывала среду. В нейтральной среде (H2O) марганец превращается в оксид бурого цвета, а хром — в серо-зеленый нерастворимый в воде гидроксид. В щелочной среде (OH−) марганец превращается в манганат (MnO42−), а хром — в комплексное соединение светло-зеленого цвета.

Только окислителями могут быть простые вещества-неметаллы. Например, представители VIIA группы — галогены. Проявляя окислительные свойства в кислой среде, галогены восстанавливаются до соответствующих им галогеноводородных кислот: HF, HCl, HBr, HI. В щелочной среде образуются соли галогеноводородных кислот.

Кислород превращается в анион с устойчивой степенью окисления −2. А сера ведет себя как окислитель по отношению к водороду и металлам, образуя при этом сероводород и сульфиды.

Только окислителями могут быть и протон водорода (H ) и катионы металлов в их высших степенях окисления при нескольких возможных. Ион Н при взаимодействии с восстановителями переходит в газообразный водород (H2), а катионы металлов — в ионы с более низкой степенью окисления: 2CuCl2 2KI = CuCl 2KCl I2.

Рассмотрим как ведут себя сильные кислоты-окислители — азотная и серная. В зависимости от их концентрации меняются и продукты реакции.

Запоминаем!

Разбавленная азотная кислота никогда не реагирует с металлами с выделением водорода в отличие от разбавленной серной кислоты. Обе эти кислоты реагируют с металлами, стоящими в ряду активности после водорода.

Эти кислоты проявляют окислительные способности и с некоторыми неметаллами, окисляя их до соответствующих кислот в высшей степени окисления неметалла-восстановителя.

Для удобства мы собрали цвета переходов важнейших веществ-окислителей в одном месте.

Природные соединения

  • FeS2 — пирит, колчедан
  • ZnS — цинковая обманка
  • PbS — свинцовый блеск (галенит), Sb2S3 — сурьмяный блеск, Bi2S3 — висмутовый блеск
  • HgS — киноварь
  • CuFeS2 — халькопирит
  • Cu2S — халькозин
  • CuS — ковеллин
  • BaSO4 — барит, тяжелый шпат
  • CaSO4 — гипс


В местах вулканической активности встречаются залежи самородной серы.

Получение

В промышленности серу получают из природного газа, который содержит газообразные соединения серы: H2S,
SO2.


H2S O2 = S H2O (недостаток кислорода)

SO2 C = (t) S CO2

Серу можно получить разложением пирита


FeS2 = (t) FeS S

В лабораторных условиях серу можно получить слив растворы двух кислот: серной и сероводородной.

H2S H2SO4 = S H2O (здесь может также выделяться SO2)

Химические свойства

Простое вещество йод

Окислительная способность проявляется у йода в реакции с такими восстановителями, как сероводород, фосфор и металлы: I2 H2S = S 2HI.

Йод при взаимодействии с более сильными окислителями играет роль восстановителя: I2 5Cl2 6H2O = 2HIO3 10HCl.

Реакции с более эо неметаллами

Непосредственно сера не взаимодействует с азотом и йодом.

Практически важными являются реакции соединения серы с кислородом. При обычных условиях сера горит на воздухе, окисляясь кислородом до диоксида серы:

S O2 = SO2

Высший оксид SO3 образуется при окислении серы или SO2 кислородом в присутствии катализаторов:

2S 3O2 = 2SO3 триоксид серы (оксид серы (VI)).

Сера непосредственно соединяется с фтором (при обычной температуре) и с хлором (расплавленная сера):

S 3F2 = SF6 гексафторид серы

2S Cl2 = S2CI2 дитиодихлорид серы

S2Cl2 Cl2 = 2SCI2 дихлорид серы

Реакции с менее эо неметаллами

S Н2 = H2S сероводород

2S С = CS2 сероуглерод

3S 2Р = P2S3 сульфид фосфора (III)

Реакции с металлами

1) Сера непосредственно соединяется с большинством Me (кроме Pt, Au), образуя сульфиды. С некоторыми Me реакция протекает при обычной температуре, например:

S Сu = CuS

S 2Ag = Ag2S

S Hg = HgS

С железом и многими другими Me сера реагирует при нагревании:

S Fe = FeS

Реакции со сложными веществами — сильными окислителями

Сильные окислители (HNO3, H2SO4 конц., К2Сr2O7 и др.) окисляют свободную серу до SO2 или H2SO4:

S 2HNO3(разб.) = H2SO4 2NO↑

S 6HNO3(конц.) = H2SO4 6NO2↑ 2Н2O

S 2H2SO4(конц.) = 3SO2↑ 2Н2O

S К2Сr2O7 = Сr2O3 K2SO4

Сера — восстановитель:

S — 4e- = S 4; S — 6e- = S 6

В соединениях с более ЭО элементами атомы серы находятся в положительно заряженном состоянии.

Сернистая кислота

Слабая, нестойкая двухосновная кислота. Существует лишь в разбавленных растворах.

Получение


SO2 H2O ⇄ H2SO3

Химические свойства

Сероводород — h2s

Бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц. Огнеопасен. Используется в химической промышленности и в лечебных целях (сероводородные
ванны).

Получение


Сероводород получают в результате реакции сульфида алюминия с водой, а также взаимодействия разбавленных кислот с сульфидами.

Al2S3 H2O = (t) Al(OH)3↓ H2S↑

FeS HCl = FeCl2 H2S↑

Химические свойства

Способы получения кислорода

В
природе

Кислород образуется в процессе фотосинтеза:

mCО2 nH2O → mO2 Сm(H2O)n

Промышленный способ

  • Разделение жидкого воздуха на О2 и N2 (ректификация);

2H2O → 2Н2↑ О2↑

Лабораторный
способ

  • термическое окислительно-восстановительное разложение солей:

2КСlO3 = 3О2↑ 2KCI

2КМпO4 = О2↑ МпО2 К2МпО4↑

2KNO3 = О2↑ 2KNО2

2Cu(NO3)O2 = О2↑ 4NО2↑ 2CuO

2AgNO3 = О2↑ 2NО2↑ 2Ag

2H2O2 = 2H2O O2 (kt — MnO2)

2HgO = 2Hg O2

  • Для автономного дыхания кислород получают в герметически замкнутых помещениях и в аппаратах при помощи реакции:

2Na2O2 2СO2 = О2↑ 2Na2CO3

Способы получения серы

Промышленный способ

  • Извлечение самородной серы из ее месторождений или
    вулканов
  • Получение серы из серной руды с помощью пароводяного,
    фильтрационного, термического, центрифугального и экстракционного методов.
  • Переработка природных газов, содержащих H2S и их окисление при недостатке О2.

Лабораторный
способ

  • Взаимодействие SО2 и H2S в водном растворе:

SО2 2H2S = 3S↓ 2H2О

  • Неполное окисление сероводорода:

2H2S SO2 → 3S 2H2O

Сульфиты и гидросульфиты

2-х основная сернистая кислота образует при взаимодействии со щелочами 2 ряда солей: нормальные (средние) — сульфиты Mex(SO3)y и кислые — гидросульфиты Me(HSO3)x.

Сульфиты щелочных Me и аммония растворимы в воде. Сульфиты остальных Me нерастворимы в воде (или не существуют).

Гидросульфиты Me хорошо растворимы в Н2O, некоторые из них существуют только в растворе, например, Ca(HSO3)2.

Физические свойства кислорода

При обычных условиях молекулярный кислород O2 – это малорастворимый в воде газ без цвета, запаха
и вкуса.

При сильном охлаждении под давлением переходит в бледно — голубую жидкость с Ткип = — 183°С. При Т = -219°С образует сине — голубые кристаллы.

Характеристика элемента

16S1s22s22p63s23p4

Аr = 32,066

ЭО — 2,5

Изотопы: 32S (95,084 %); 34S (4,16 %); 33S и 36S (< 1 %)

Кларк в земной коре 0,05 % по массе. Формы нахождения:

1) самородная сера (свободная S);

2) S2- (H2S и сульфиды металлов);

3) S 6 (сульфаты Ва и Са);

4) в составе белков, витаминов.

Сера — типичный неметалл, р-элемент. Устойчивые С.О. в соединениях -2, 4, 6.

Отличительное свойство — способность образовывать прочные гомоатомные связи-S-S-S- что приводит к существованию линейных и циклических цепей.

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:

СН3-СН2-СН2-СН3  3O2 → 2СН3-СOOH 2H2O

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

Химические свойства серы

При
обычных температуре и давлении химическая активность серы небольшая. При
нагревании сера довольно активна, и проявляет свойства как окислителя, так и восстановителя.

Свойства окислителя сера проявляет при взаимодействии с элементами, расположенными ниже и левее в Периодической системе, а свойства восстановителя — с элементами, расположенными выше и правее в Периодической системе.

Непосредственно сера не взаимодействует с азотом и йодом.

Взаимодействие с простыми веществами

С
кислородом

Горение серы на воздухе с образованием оксида серы (IV):

S O2 → SO2

В присутствии
катализаторов:

2S 3O2 = 2SO3

С водородом

С водородом сера вступает
в реакцию при нагревании, образуя сероводород:

S H2 → H2S

С
галогенами

При
взаимодействии со всеми галогенами, кроме йода образуются галогениды:

S Cl2 → SCl2 (S2Cl2)

S 3F2 → SF6

С
фосфором

Взаимодействие серы с фосфором приводит к образованию сульфидовфосфора

2P 3S → P2S3

2P 5S → P2S5

С углеродом

В реакции серы суглеродомобразуется сероуглерод:

2S C → CS2

С металлами

При
взаимодействии с металлами сера выступает
в качестве окислителя, образуя сульфиды.

Щелочные металлы реагируют с серой без нагревания, остальные металлы (кроме золота Au и платины Pt) –при нагревании:

S Fe → FeS

S Hg → HgS

3S 2Al → Al2S3

S Сu = CuS

S 2Ag = Ag2S

Взаимодействие со сложными веществами

С водой

Сера вступает в реакцию диспропорционирования
с перегретым паром:

S H2O (пар) → 2H2S SO2

С окислителями

В реакциях с окислителями сера окисляется до оксида серы (IV) SO2 или до серной кислоты H2SO4 при протекании реакции в растворе:

S 2HNO3(разб.) = H2SO4 2NO↑

S 6HNO3(конц.)  → H2SO4 6NO2↑ 2H2O

S 2H2SO4(конц.)→ 3SO2↑ 2H2O

S 2KClO3 → 3SO2↑ 2KCl

S К2Сr2O7 = Сr2O3 K2SO4

S Na2SO3 → Na2S2O3

С щелочами

При взаимодействии с щелочами сера диспропорционирует до сульфита и сульфида:

S NaOH → Na2SO3 Na2S H2O

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий