Ахметов м, Харчові і, навчально-методичний посібник, журнал «хімія» № 28

4. Підгрупа кисню

Знати. план вивчення підгрупи елементів і окремих речовин; аллотропние модифікації кисню і сірки; фізичні і хімічні властивості, одержання і застосування кисню, сірки, води, оксидів сірки (IV) і сірки (VI), сірчана поліпшена кислоти, сульфатів; якісні реакції на сульфат-і сульфід-іони; хімічні реакції, що лежать в основі виробництва сірчаної кислоти; спільні наукові принципи хімічного виробництва.
Вміти. давати характеристику підгрупі елементів; передбачати властивості речовин по їх будові; розглядати в порівнянні аллотропние модифікації; записувати рівняння реакцій, що характеризують властивості кисню, сірки та їх з'єднань; розглядати хімічні властивості речовин з точки зору окисно-відновних та іонних уявлень; на основі знань про швидкість хімічних реакцій і хімічну рівновагу обґрунтовувати вибір умов перебігу реакцій, що лежать в основі виробництва сірчаної кислоти; визначати на практиці сульфат-і сульфід-іони; вирішувати розрахункові завдання на всі раніше вивчені типи.
Основні поняття: аллотропия, аллотропние модифікації (видозміни), воднева зв'язок, сірчистий ангідрид, сірчаний ангідрид, комплексне використання сировини.

1. Яке будова атома сірки?
2. Які можливі ступеня окислення сірки в з'єднаннях?
3. Назвіть найважливіші мінерали сірки.
4. Де в природі зустрічається сірка?
5. Як отримують сірку в промисловості?
6. Які фізичні властивості сірки?
7. Які аллотропние форми сірки вам відомі?
8. В які реакції може вступати сірка? Напишіть рівняння реакцій.
9. Де застосовується сірка?
10. Які фізичні властивості сірководню?
11. Як розташовані атоми в молекулі сірководню, якого типу зв'язок між ними та від них ступеня окислення?
12. Як отримують сірководень? Наведіть не менше двох рівнянь реакцій отримання H2 S.
13. Чому сірководень є сильним відновником?
14. Як відбувається повне і неповне окислення сірководню? Складіть рівняння відповідних реакцій.
15. Що утворюється при розчиненні сірководню у воді?
16. Які реакції без зміни ступеня окислення сірки S можливі для сірководню? Напишіть рівняння таких реакцій.
17. Як розпізнати сульфіди? Де вони застосовуються?
18. Які оксиди утворює сірка? Які ступені окиснення сірки в них?
19. Як можна отримати діоксид сірки? Назвіть не менше трьох способів отримання SO2.
20. Чому діоксид сірки може бути і окислювачем, і відновником?
21. Які реакції можливі для діоксиду сірки? Напишіть рівняння реакцій відновлення і окислення SO2.
22. Де застосовується діоксид cери?
23. Що утворюється при розчиненні діоксиду сірки у воді?
24. Що ви знаєте про сірчистої кислоти?
25. Як можна отримати триоксид сірки? Напишіть рівняння реакції.
26. Що утворюється при розчиненні триоксида сірки у воді?
27. Що таке олеум?
28. Які фізичні властивості сірчаної кислоти?
29. Як правильно розчиняти концентровану сірчану кислоту в воді?
30. Як в промисловості отримують сірчану кислоту?
31. Які хімічні властивості розведеної сірчаної кислоти? Напишіть рівняння реакцій заміщення і обміну за участю H2 SO4 (разб.).
32. Яка якісна реакція на сульфат-іон? Складіть рівняння реакцій в молекулярному та скороченому іонному видах.
33. Чому концентрована сірчана кислота є сильним окислювачем?
34. Які особливі властивості концентрованої сірчаної кислоти?
35. Як концентрована сірчана кислота взаємодіє з металами?
36. Де застосовуються сірчана кислота і її солі?

4.1. Деякі сполуки кисню і сірки,
їх властивості

4.1.1. Лабораторні способи отримання кисню

У лабораторії кисень отримують розкладанням перманганату калію. У суху пробірку насипають перманганат калію, герметично закривають пробірку пробкою з газовідвідною трубкою. Далі нагрівають полум'ям спиртівки спочатку всю пробірку, а потім тільки ту її частину, де знаходиться перманганат калію. Кінець газовідвідної трубки опускають до дна банки або циліндра. Присутність кисню перевіряють за допомогою тліючої скіпки (рис. 1).

Мал. 1.
лабораторна установка
для отримання кисню

4.1.2. Перекис водню

Солі, відповідні пероксиду водню, - пероксиди:

4.1.3. З'єднання сірки в ступені окислення +4

Окислювачі і відновники: SO2 і Na2 SO3.

Установка для отримання діоксиду сірки складається з колби, пробки з газовідвідною трубкою, пробірки-збірки, штатива і пальника. У колбу поміщають сульфіт натрію і заливають розчином сірчаної кислоти. Далі колбу закріплюють в штативі і нагрівають, сірчистий газ буде надходити в пробірку-збірник з водою (рис. 2). (Сірчистий газ отруйний, і його необхідно нейтралізувати.)

Мал. 2.
Отримання діоксиду сірки
в лабораторії

4.1.4. Властивості концентрованої сірчаної кислоти

Концентрована сірчана кислота реагує навіть з металами, розташованими в ряду напруг правіше Н з виділенням SO2.

C активними металами кислота H2 SO4 (конц.) Відновлюється до S, H2 S і SO2:

На холоду Н2 SO4 (конц.) Пасивує метали Fe, Al, Cr.
Кислота Н2 SO4 (конц.) Не діє на Au, Pt навіть при нагріванні.
Реакції сірчаної кислоти з неметалами:

Сірчана кислота добре розчиняється в воді, при цьому виділяється велика кількість теплоти. Тому, змішуючи сірчану кислоту з водою, потрібно обов'язково вливати кислоту у воду, а не навпаки (рис. 3). Хіміки кажуть: «Не плюй в кислоту» - і мають на це дуже серйозні підстави.

Мал. 3.
приготування розчину
сірчаної кислоти

4.1.5. властивості сірководню

Розкладання при нагріванні:

Горіння повне (надлишок О2):

Горіння неповне (недолік О2):

Взаємодія з галогенами:

Окислення азотною кислотою:

Взаємодія зі слабкими окислювачами:

Установка для отримання сірководню складається з штатива з закріпленої колбою, гумової пробки з отвором і скляної трубки. У пробірку поміщають сульфід заліза (II) і доливають розбавлену хлороводневу кислоту, пробірку закривають пробкою з газовідвідною трубкою. Сірководень буде виділятися по трубці (рис. 4).

Мал. 4.
отримання сірководню
в лабораторії

4.2. Рішення задач по темі
«Підгрупа Оксигену»

Правило змішування. маси змішуються розчинів m1 і m2 обернено пропорційні різницям масових часток:

де 1 і 2 - масові частки речовин в змішуються розчинах,

3 - масова частка речовини в суміші, причому 1> 3> 2.

Для полегшення використання цього правила можна застосовувати правило хреста, або квадрат Пірсона:

У точці перетину двох прямих поміщають масову частку речовини в суміші 3. У кінців цих прямих зліва від точки перетину вказують масові частки 1 і 2. а праворуч - різниці масових часток речовини в суміші і змішуються розчинах: 3 - 2 і 1 - 3.

Завдання 1. Визначте маси вихідних розчинів з масовими частками сірчаної кислоти 60% і 7,5%, якщо при їх змішуванні утворився розчин масою 350 г з масовою часткою сірчаної кислоти 15%.

Позначимо через m1 масу вихідного розчину з 1 = 60% і через m2 масу розчину з 2 = 7,5%. Скористаємося правилом хреста:

Завдання 2. У розчин, що містить 15,9 г суміші сульфатів калію і магнію, додали надлишок хлориду барію. В результаті утворилося 25,63 г сульфату барію. Визначте масові частки сульфату калію і сульфату магнію в вихідної суміші.

1. Запишемо рівняння реакцій:

2. Обчислимо маси компонентів суміші.

Згідно з умовою задачі х + y = 15,9 г і a + b = 25,63 м

Складемо систему рівнянь і вирішимо її:

3. Обчислимо масові частки солей у вихідній суміші:

Завдання 3. Залізна пластинка масою 18 г опущена в розчин сульфату міді (II). Коли вона покрилася міддю, її маса стала рівною 20 м Яка маса заліза перейшла в розчин?

Позначимо х = (Fe) = (Cu), тоді

56х - маса заліза, який перейшов в розчин,
64х - маса міді, що виділилася на платівці,

Звідси х = 0,25 моль.
m (Fe) = 0,25 • 56 = 14 г - перейшло в розчин.

Завдання для самоконтролю

1. Допишите рівняння практично здійсненних реакцій:

2. Які із запропонованих речовин реагують між собою:

Напишіть молекулярні та іонні рівняння реакцій.

3. З якими речовинами реагує оксид сірки (IV):

4. Напишіть рівняння реакцій наступних перетворень:

Встановіть формули речовин А і Х.

5. Складіть схеми електронного балансу, розставте коефіцієнти в рівняннях реакцій:

6. Через розчин масою 280 г, що містить 0,02 масові частки гідроксиду калію, пропустили 2,24 л оксиду сірки (IV). Яка сіль (кисла або середня) утворилася? Яка її маса?

Відповідь. Кисла сіль KHSO3 масою 12 г.

7. Яка масова частка гідроксиду натрію в розчині масою 200 г, якщо відомо, що при пропущенні сірчистого газу через розчин утворюється сульфіт натрію масою 25,2 г?

8. Розрахуйте масу сірчаної кислоти, що міститься в розчині об'ємом 2 л з масовою часткою кислоти 0,98, щільність розчину 1,84 г / см 3.

9. Який об'єм розчину сірчаної кислоти концентрацією 0,25 моль / л вступає в реакцію з цинком, якщо при цьому виділяється водень об'ємом 6,72 л (н. У.)?

10. Оксид сірки (VI) в промисловості отримують відповідно до рівняння

Відомо, що в стані рівноваги концентрації [SO2] = 0,4 моль / л, [O2] = 0,2 моль / л, [SO3] = 0,8 моль / л. Обчислити початкову концентрацію [SO2].

11. При повному розкладанні 56,1 г суміші хлорату калію і перманганату калію утворилося 8,96 л кисню. Визначте склад вихідної суміші в% по масі.

12. При нагріванні 63,2 г перманганату калію отримано 3,36 л кисню. Визначте ступінь розкладу перманганату калію (в%) і кількісний склад твердого залишку.

13. Обчисліть об'єм розчину сірчаної кислоти з масовою часткою Н2 SO4 96% (= 1,84 г / мл), необхідного для приготування 2 л розчину з молярною концентрацією 0,25 моль / л.

Відповіді на завдання для самоконтролю

4.2. Рішення задач по темі «Підгрупа Оксигену»