Сірка, найбільший портал по навчанню

Сірка, яка, як відомо, не розчиняється у воді і в незначних кількостях розчиняється в бензолі, спирті або ефірі, прекрасно розчиняється в сірковуглеці CS2.

Якщо повільно випаровувати на годинному склі розчин невеликої кількості сірки в сірковуглеці, то отримаємо великі кристали так званої ромбічної або а-сірки. Але не будемо забувати про вогненебезпечності і отруйності сірковуглецю, тому згасимо усі конфорки та поставимо годинне скло під тягу або перед вікном.

Інша форма - моноклінна або b-cepa вийде, якщо терпляче викристалізовувати з толуолу голки довжиною близько 1 см (толуол також горить!).

Отримання сірководню і досліди з ним

Помістимо в пробірку трохи (з горошину) отриманого сульфіду заліза і додамо розведеної соляної кислоти. Речовини взаємодіють з бурхливим виділенням газу:

З пробірки доноситься неприємний запах тухлих яєць - це випаровується сірководень. Якщо його пропустити через воду, то він частково розчиниться. Утворюється слабка кислота, розчин якої часто називають сірководневою водою.

При роботі з сірководнем треба дотримуватися надзвичайної обережності, так як газ майже так само отруйний, як синильна кислота HCN. Він викликає параліч дихальних шляхів і смерть, якщо концентрація сірководню в повітрі становить 1,2-2,8 мг / л.

Хімічно сірководень виявляють за допомогою вологої свинцевою реактивної паперу. Щоб отримати її, змочивши фільтрувальну папір розведеним розчином ацетату або нітрату свинцю, висушити її і разрежем на смужки шириною 1 см. Сірководень взаємодіє з іонами свинцю, в результаті утворюється чорний сульфід свинцю. Таким спосіб можна виявити сірководень в зіпсованих продуктах харчування (яйцях, м'ясі).

Коли треба отримати сірководень, кілька шматочків суміші парафіну і сірки нагріємо в пробірці до температури вище 170 ° С. При підвищенні температури вихід газу посилюється, а якщо прибрати пальник - припиняється. В процесі реакції водень парафіну взаємодіє з сіркою, в результаті чого утворюється сірководень, а в пробірці залишається вуглець, наприклад:

Щоб розглянути забарвлення випадають в осад сульфідів металів, припустимо сірководень через розчини різних солей металів. Сульфіди марганцю, цинку, кобальту, нікелю і заліза випадуть, еcли в розчині створити лужне середовище (наприклад, додавши гідроксид амонію). У солянокислом розчині випадуть сульфіди свинцю, міді, вісмуту, кадмію, сурми і олова.

Зробивши попередньо пробу на гримучий газ, підпалимо сірководень, що виходить з відтягнутою на кінці скляної трубки. Сірководень горить з появою блідого полум'я з блакитним ореолом:

Неважко відтворити цей процес. Схема установки зображена на малюнку. Головне полягає в тому, що пропустити через активне вугілля повітря і сірководень щодо 1. 3. На вугіллі виділиться жовта сірка.

Активний вугілля можна очистити від сірки, промивши його в сероуглероде. В техніці для цієї мети застосовують найчастіше розчин сульфіду амонію (NH4) 2 S.

Експерименти з сірчистої кислотою

Оксид сірки (IV) - сірчистий газ - надзвичайно добре розчиняється в воді, в результаті цього утворюється сірчиста кислота:

H2O + SO2 = H2SO3

Вона вбиває мікроби і володіє відбілюючим дію ;. На пивоварних і виноробних заводах сірої обкурюють бочки. Сірчистим газом відбілюють також корзини з вербових прутів, вологу шерсть, солому, бавовна і шовк. плями

Від чорниці, наприклад, виводяться, якщо довгий час тримати зволожене забруднене місце в "парах" палаючої сірки.

Перевіримо відбілюючий дію сірчистої кислоти. Для цього циліндр, де деякий час горіли шматочки сірки, опустимо різні забарвлені предмети (квіти, вологі шматочки тканини, важливу лакмусовий папір і т. Д.), Добре закриємо циліндр скляною пластинкою і деякий час почекаємо.

Той, хто коли-небудь вивчав атомне будова елементів, знає, що в атомі сірки на зовнішній орбіті є шість так званих валентних електронів. Тому сірка максимально може бути в з'єднаннях шестивалентній. Цією мірою окислення відповідає оксид сірки (VI) з формулою SO3. Він є ангідридом сірчаної кислоти:

H2O + SO3 = H2SO4

При згорянні сірки в звичайних умовах завжди виходить оксид сірки (IV). А якщо і утвориться деяка кількість оксиду сірки (VI), то найчастіше він відразу ж розкладається під дією тепла на оксид сірки (IV) і кисень:

При виробництві сірчаної кислоти головною проблемою є перетворення SО2 в SO3. Для цієї мети зараз використовуються два способи: камерний (або покращений - баштовий) і контактний. (Див. Досвід "Отримання сірчаної кислоти)

Отримання сірчаної кислоти

Заповнимо оксидом сірки (IV) SO2 велику посудину (круглодонную колбу на 500 мл), помістивши в нього на деякий час палаючі шматочки сірки або підвівши газ з апарату, де він утворюється. Оксид сірки (IV) можна також відносно легко отримати, капая концентровану сірчану кислоту в концентрований розчин сульфіту натрію Na2SO3. При цьому сірчана кислота, як сильніша, витіснить слабку кислоту з її солей.

Коли колба заповниться газом, закриємо її корком з трьома отворами. В одне, як показано на малюнку, вставимо зігнуту під прямим кутом скляну трубку, з'єднану з боковим відводом пробірки, в якій при взаємодії шматочків міді і азотної кислоти утворюється оксид азоту (IV):

4HNO3 + Сu = Cu (NO3) 2 + 2H2O + 2NO2

Концентрація кислоти повинна становити близько 60% (мас.). Увага! NO2 - сильна отрута!

В інший отвір введемо з'єднану з колбою скляну трубку, через яку пізніше піде водяна пара.

У третій отвір вставимо короткий шматок трубки з бунзеновской клапаном - коротким шматком гумового шланга з прорізом. Спочатку створимо сильний пріток- в колбу окси азоту. (Обережно! Яд!) Але реакція поки не йде. У колбі знаходиться суміш коричневого NO2 і безбарвного SO2. До тільки ми пропустимо водяна пара, зміна забарвлення вкаже на те, що реакція почалася. Під дією водяної пари оксид азоту (IV) окисляє оксид сірки (IV) до оксиду сірки (VI), який Негайно ж, взаємодіючи з водяною парою, перетворюючись в сірчану кислоту:

2NO2 + 2SO2 = 2NO + SO3

На дні колби збереться безбарвний конденсат, а надлишок газу і парів піде через бунзеновской клапан. Виллємо безбарвною рідиною з колби в пробірку, перевіримо кислу реакцію лакмусовим папірцем і виявимо сульфат-іон SO4 2- отриманої сірчаної кислоти, додавши розчин хлорид барію. Товстий білий осад сульфату барію вкаже нам успішне проведення досвіду.

За цим принципом, але в набагато більшому масштабі, отримують сірчану кислоту в техніці. Раніше реакційні камер були футеровані свинцем, так як він стійкий при впливі парів сірчаної кислоти. В сучасних баштових установках застосовують реактори на керамічній основі. Але більшу кількість сірчаної кислоти виробляють зараз за контактним способом.

При виробництві сірчаної кислоти застосовують різне сири Чистий сірка стала застосовуватися в тільки в 60-х роках. У більшості випадків на підприємствах отримують оксид сірки (IV) випалюванням сульфідних руд. Під обертається трубчастої печі або в багатоярусної печі пірит взаємодіє з киснем повітря за наступним рівнянням:

4FeS2 + 11О2 = ЗFe2O3 + 8SO2

Утворений оксид заліза (III) видаляється з печі у вигляді окалини і переробляється далі на підприємствах з отримання чавуну. Растолчем в ступці кілька шматочків піриту і помістимо їх в трубку з тугоплавкого скла, яку закриємо пробкою з отвором. Потім пальником сильно нагріємо трубку, одночасно пропускаючи через неї повітря за допомогою гумової груші. Для того щоб осіла летюча пил з обжигового газу, відведемо його в порожній скляну посудину, а з нього - в другу тугоплавку трубку, в якій знаходиться каталізатор, нагрітий до 400-500 ° С. У техніці найчастіше в якості каталізатора використовують оксид ванадію (V) V2O5 або ванадат натрію NaVO3, а ми для цієї мети можна застосувати червоний оксид заліза (III) Fe2О3. Нанесемо мелкоізмельченной оксид заліза на скляну вату, яку розподілимо в трубці шаром Довжиною 5 см. Трубку з каталізатором нагріємо до початку червоного розжарювання. На каталізаторі оксид сірки (IV) взаємодіє з киснем повітря; в результаті утворюється оксид сірки (VI)

який ми помітний по його здатності утворювати туман у вологому повітрі. Зберемо SO2 в порожній колбі і, сильно струшуючи, змішаємо з невеликою кількістю води. Отримаємо сірчану кислоту - її наявність доведемо, як і в попередньому способі.

Можна також помістити розділені скляною ватою і каталізатор в одну зі скляних трубок. Можна працювати і в пробірці з боковим відводом. Покладемо на пробірки пірит, на нього шар скляної вати, а потім скляну вату з каталізатором. Повітря введемо зверху в трубку, яка повинна підходити впритул до каталізатора. На бічному відводі зміцнимо зігнуту під кутом трубку, яка веде в пробірку.

Якщо немає піриту, то в пробірці з боковим відводом отримаємо оксид сірки (IV) з сульфіту або гідросульфіту натри сірчаної кислоти, і потім пропустимо над каталізатором отриманий газ разом з потоком повітря або кисню. В якості каталізатора можна застосувати також оксид хрому (Ш) який слід прожарити в залізному тиглі і тонко потовкти у ступці. Для цієї ж мети можна просочити розчином су фата заліза (II) глиняний черепок і потім сильно прожарити його. На глині ​​при цьому утворюється тонкий порошок оці заліза (III).

Кислота з гіпсу

Якщо сульфідів металів мало (як, наприклад, в Німеччині) вихідними продуктами для отримання сірчаної кислоти може служити ангідрит CaSO4 і гіпс CaSO4-H2O. Метод отримання оксиду сірки (IV) з цих продуктів був розроблений Мюллером

і Кюне ще 60 років, тому.

CaSO4 + 2C = CaS + 2CO2

CaS + 3CaSO4 = 4CaO + 4SO2

Розкласти сульфат кальцію в лабораторних умовах вдасться тільки при застосуванні відповідної високої температури. Будемо працювати з апаратурою, подібної до тієї, яка була використана при випалюванні піриту, тільки трубку для згоряння візьмемо порцелянову або залізну. Закрий трубку пробками, обгорнутими для теплоізоляції азбестовою тканиною. В отвір в першій пробці вставимо капіляр, а в другій-просту скляну трубку, яку з'єднаємо. промивної склянкою, наповненою наполовину водою або розчином фуксину.

Реакційну суміш приготуємо таким чином. Растолчем в ступці 10 г гіпсу, 5 г каоліну (глина) і 1,5 г активного порошкоподібного вугілля. Суміш висушимо, нагріваючи деякий час при 200 ° С в порцеляновій чашці. Після охолодження (найкраще в ексикаторі) внесемо суміш в середину трубки для спалювання. При цьому звернемо увагу на те, щоб вона не заповнила весь поперечний переріз трубки. Потім сильно нагріємо трубку за допомогою двох пальників (одна знизу, друга похило зверху) і, коли трубка загостриться, пропустимо через всю систему не дуже сильний потік повітря. Вже через 10 хвилин, завдяки освіті сірчистої кислоти, розчин фуксину в промивної склянці знебарвиться. Вимкнемо водоструминний насос і припинимо нагрівання.

Отримати високу температуру ми можемо також, якщо обмотаємо якомога щільніше порцелянову трубку нагрівальної спіраллю на 750-1000 Вт (див. Малюнок). Кінці спіралі з'єднаємо з товстої мідним дротом, яку також багаторазово обмотаємо навколо трубки, а потім ізолюємо за допомогою порцелянових намистин і підведемо до штекера. (Обережно при роботі з напругою 220 В!) Природно, в якості джерела нагріву може стати в нагоді також склодувна пальник або паяльна лампа.

У техніці працюють з сумішшю ангідриту, коксу, глини, піску і колчеданного недогарка Fe2O3. Черв'ячний транспортер здає суміш в 70-метрову обертову трубчасту піч, де спалюють пилоподібний вугілля. Температура в кінцевій частині печі, в місці горіння, становить приблизно 1400 ° С. При цій температурі утворюється в ході реакції негашене вапно сплавляється з глиною, піском і Колчедан недогарком в результаті виходить цементний клінкер. Остиглий клінкер розмелюють і змішують з декількома відсотками гіпсу. Одержаний в результаті високоякісний портландцемент надходить у продаж. При ретельному проведенні та контролі процесу з 100 т ангідриту (плюс глина, пісок, kокс і Колчедан недогарок) можна отримати близько 72 т cepной кислоти і 62 т цементного клінкеру.

Сірчану кислоту можна отримувати також з кізериту (сульфату магнію MgSO4 Н2О).

Для досвіду скористаємося такою ж установкою, як і для розкладання гіпсу, але трубку на цей раз візьмемо з тугоплавкого скла. Реакційну суміш отримаємо, прокалив в порцеляновій чаші 5 г сульфату магнію, а в залізному тиглі з кришкою-0,5 г активного вугілля, і потім змішавши їх і росте в ступці до пилоподібних стану. Перенесемо суміш в порцелянову човник і помістимо її в реакційну трубку.

Біла маса, яка вийде в кінці досвіду в фарфор виття човнику, складається з оксиду магнію. У техніці його переробляють в цемент Сореля, який є основою для виробництва ксилоліту.

Отримання таких важливих для будівельної промисловості похідних продуктів, як цементний клінкер і ксилоліт, робить виробництво сірчаної кислоти з місцевої сировини особливо економічним. Переробка проміжних і побічних продуктів в цінну сировину або кінцеві продукти є важливим принципом хімічної промисловості.

Змішаємо рівні частини оксиду магнію і тирси з розчині хлориду магнію і шар утворилася кашки товщині близько 1 см нанесемо на підкладку. Через 24-48 год маса затвердіє, як камінь. Вона не горить, її можна свердлити, пиляти прибивати цвяхами. При будівництві будинків ксилоліт застосовують як матеріал для підлог. Деревне волокно, затверділе без заповнення проміжків з цементом Сореля (магнізіальним цементом), спресовані і склеєне в плити використовується в якості легкого, тепло- і звуконепроникного будівельного матеріалу (плити Геракліта).