硫的单质及硫化物

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来自广西师范大学-吕宛真发布于:2019-05-08 22:37:53
1、硫的单质 自然界中的单质硫主要存在于火山附近。每次火山爆发都会把地下大量的硫带到地面。 1)硫的同素异形体 分子式为S8的单质硫最为稳定。在环状分子中,每个S原子均以sp3不等性杂化轨道与相邻两个S原子形成共价单键相联结,S-S键长206 pm,∠SSS为108º两个面之间的夹角为98.3º。 以S8环在空间的不同排列得到几种单质硫的同素异形体,最常见的是正交硫(斜方硫,菱形硫)和单斜硫。正交硫的ΔH=0,ΔG=0,是室温下唯一稳定的硫的存在形式。当加热到95.3℃时,正交硫不经熔化就能转变成单斜硫,单斜硫在低于95.3℃时会缓慢地转变成稳定的正交硫。 正交硫与单斜硫均能溶于CS2,C6H6等非极性溶剂。 加热固体硫,熔化后气化前开环形成长链。这时迅速冷却,可得具有长链结构的有拉伸性的弹性硫。 2)硫的制备和性质 单质硫的主要来源是从天然气和石油及石油化工产品提取,还有来自黄铁矿等硫化物矿的冶炼以及硫化氢、油砂、石膏和含硫的烟道气。 以黄铁矿为原料提取硫时,是将矿石和焦炭的混合物放在炼硫炉中,在有限空气中燃烧,可以得到硫: 3FeS2+ 12C + 8O2 = Fe3O4 + 12CO + 6S ①硫与单质的作用 除金铂外,加热时硫几乎能与所有的金属直接化合,生成金属硫化物,例如: Fe + S = FeS Hg + S = HgS 除稀有气体碘、氮等单质以外,硫与所有的非金属一 般都能化合,例如: O2 + S = SO2 C + 2S = CS2 ②硫与酸、碱的反应 氧化性的酸能将硫氧化为硫酸或二氧化硫,例如: S + 2HNO3(浓) = H2SO4 + 2NO↑ S + 2H2SO4(浓) = 3SO2↑+ 2H2O 硫在碱性溶液中歧化,加热时歧化反应更快: 3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3+ 3H2O 单质硫主要用于生产硫酸,也用于*SO2 、SO、CS2、P2S5等化合物以及含硫混凝*、烟花、火柴纸张、橡胶硫化剂、油灰(石膏和油的混合物)和硫系染料以及药物等。 2、硫化氢 1)硫化氢的制备 H2S可由金属硫化物与酸作用制备,例如: FeS + H2SO4(稀) = H2S↑+ FeSO4 Na2S + H2SO4(稀) = H2S↑+ Na2SO4 2)硫化氢及氢硫酸的性质 硫化氢是种无色有毒有臭鸡蛋气味的气体,若空气中含有体积分数为0.1%的H2S会迅速引起头疼、晕眩等症状。吸入大量H2S会造成昏述或死亡。经常与H2S接触会引起,觉迟纯消瘦,头痛等慢性中毒症状。实验室中使用H2S气体时必须在酒风橱中操作。空气中H2S的允许含量不得越过0.01 mg/L。 硫化氢在-59.55℃时凝聚成液体,-85.5℃时成为固体。H2S在水中的溶解度较小,通常情况下1L的水可落解2.6L的H2S气体,浓度约为0.1 mol/L。硫化氢的水溶液叫做氢硫酸。 ①弱酸性 氢硫酸是二元弱酸,在水中分两步解离: H2S = H+ + HS- K=1.07x10^-7 HS- = H+ + S2- K=1.26x10^-13 氢硫酸与碱反应可形成酸式盐和正盐,酸式盐皆易溶于水,正盐大多难溶于水,并具有特征的颜色。 ②还原性 由标准电极电势数值可知,无论在酸性或碱性溶液中,HS都具有较强的还原性: S + 2H+ + 2e- = H2S E=0.142 V S + 2e- = S2- E=-0.476 V H2S的水溶液暴露在空气中,被缓慢氧化析出游离硫而使溶液变浑浊: 2H2S + O2 = 2S↓+ 2H2O 实验室中使用的H2S的水溶液必须在使用时配制,否则会因被氧化而失效。单质碘、Fe3+及SO2都能将H2S水溶液氧化而析出硫,例如: H2S(aq) + I2 = S + 2HI H2S(aq) + 2Fe3+ = 2Fe2+ +S↓+ 2H+ 2H2S(aq) + SO2 = 3S + 2H2O 氧化剂过量时生成硫酸,例如: H2S(aq) + 4I2 + 4H2O = H2SO4 +8HI H2S能在空气中燃烧生成二氧化硫若空气不足,则生成单质硫: 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O(点燃) 2H2S + O2 = 2S + 2H2O(点燃)
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