Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Диоксид серыSO ₂.Кислотный оксид. Бесцветный газ с резким запахом. Молекула имеет строение незавершенного треугольника [: S(O) ₂] (sр ²-гибридизация), содержит ,-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 ₄V + 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 кислотаH 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 -связи S – ОН и -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:

а) синтез SO ₂из серы, сульфидных руд, сероводорода и сульфатных руд:

S + O ₂(воздух) = SO ₂ (280–360 °C)

4FeS ₂+ 11O ₂(воздух) = 8 SO ₂+ 2Fe ₂O ₃ (800 °C, обжиг)

2H ₂S + 3O ₂(изб.) = 2 SO ₂+ 2Н ₂O (250–300 °C)

CaSO ₄+ С (кокс) = СаО + SO ₂+ СО (1300–1500 °C)

б) конверсия SO ₂в SO ₃в контактном аппарате:

в) синтез концентрированной и безводной серной кислоты:

Н ₂O (разб. H ₂SO ₄) + SO ₃= H ₂SO ₄(конц., безводн.)

(поглощение SO ₃чистой водой с получением H ₂SO ₄не проводится из-за сильного разогревания смеси и обратного разложения H ₂SO ₄, см. выше);