Конспект урока: Халькогены. Сера. Сероводород и сульфиды

Мы уже говорили, что сера является типичным неметаллом. Она способна присоединять электроны атомов других элементов и восстанавливаться до низшей степени окисления −2. Типичными соединениями, в которых сера проявляет такую степень окисления, являются сероводород и сульфиды.

Для начала дадим краткую характеристику сероводорода. Поговорим о его физических и химических свойствах.

Физические свойства сероводорода

— газ с неприятным запахом" loading="lazy" /> Рис. 1. Сероводород — газ с неприятным запахом

Первое, что нужно знать о сероводороде, — он очень ядовит! 

 

Если в воздухе содержится небольшое количество сероводорода, человек испытывает головокружение, головную боль и тошноту. При более высоких показателях концентрации наступает острое отравление и даже смерть. 

 

В небольших концентрациях этот газ находит применение в нетрадиционной медицине. Например, для лечения различных заболеваний используют сероводородные ванны.

Сероводород содержится в:

• попутных газах нефтяных месторождений;
• в природном и вулканическом газах;
• в подземных водах, которые выходят на поверхность в виде минеральных источников.

Также сероводород образуется при разложении белковых веществ, поэтому его запах похож на запах тухлых яиц. 

Химические свойства сероводорода

Сероводород является побочным продуктом при переработке нефти, природного газа и каменного угля. Из-за высокой токсичности в атмосферу его выбрасывать нельзя. Промышленные выбросы очищают от сероводорода, окисляя его до серы оксидом серы (IV):
 

$2 H_{2} S + SO_{2} = 3 S \downarrow + 2 H_{2} O$.

Окислителем также может выступать кислород, содержащийся в воздухе, но его нужно взять в недостатке:
 

$2 H_{2} S + O_{2} ( \text{н}e\text{д}oc\text{т}a\text{т}o\text{к} ) = 2 S \downarrow + 2 H_{2} O$.

Если же кислород будет в избытке, то сероводород будет гореть с образованием оксида серы (IV) и воды:
 

$2 H_{2} S + 3 O_{2} ( \text{избыт}o\text{к} ) = 2 SO_{2} + 2 H_{2} O$.

Во всех этих процессах сероводород выступает в качестве сильного восстановителя.

Сероводород можно получить в лаборатории реакцией между сульфидом металла [чаще всего сульфидом железа (II)] и разбавленной серной кислотой:
 

$FeS + H_{2} SO_{4} = H_{2} S \uparrow + FeSO_{4}$.

Растворимость сероводорода в воде невелика. Его раствор называют сероводородной кислотой.

Сероводородная кислота и её соли

Сероводородная кислота является слабой кислотой и в ионных уравнениях записывается не в ионном, а в молекулярном виде.

Проявляя типичное свойство кислот, сероводородная кислота реагирует со щелочами:
 

$H_{2} S + 2 KOH = K_{2} S + 2 H_{2} O$.

Сероводород сохраняет восстановительные свойства, находясь в растворе. При действии окислителей, например раствора брома в воде (бромной воды), образуется сера:
 

$H_{2} S + Br_{2} = S \downarrow + 2 HBr$.

Если окислители очень сильные, то окисление идёт до оксида серы (IV) или до серной кислоты:
 

$H_{2} S + 3 H_{2} SO_{4} ( \text{к}o\text{нц} . ) = 4 SO_{2} \uparrow + 4 H_{2} O$,

$H_{2} S + 8 HNO_{3} ( \text{к}o\text{нц} . ) = H_{2} SO_{4} + 8 NO_{2} \uparrow + 4 H_{2} O$.

Сульфиды — соли сероводородной кислоты и металлов — проявляют восстановительные свойства, например:

$4 FeS + 7 O_{2} = 2 Fe_{2} O_{3} + 4 SO_{2} \uparrow$

$2 FeCl_{3} + 3 Na_{2} S = 2 FeS + S + 6 NaCl$

Многие сульфиды получают прямым взаимодействием металла и серы, реакции протекают очень бурно:
 

$2 Al + 3 S = Al_{2} S_{3}$.

Большинство сульфидов нерастворимы в воде.

Рис. 2. Сульфид свинца (II)

Качественной реакцией на сульфид-ион является взаимодействие с растворимой солью свинца (II):
 

$Pb^{2 +} + S^{2 -} = PbS \downarrow$.

 

Выпадает осадок сульфида свинца (II) чёрного цвета.

 

Сульфиды в большинстве являются нерастворимыми соединениями, для которых характерны определённые цвета. Так, сульфиды меди, никеля и свинца имеют чёрный цвет, сульфиды кадмия и олова — жёлтый, сульфид цинка — белый, а сульфид марганца является розовым. 

Сульфиды тяжёлых металлов используют в качестве полупроводниковых материалов, а также для изготовления красок, удобрений, лекарств.  А вот сульфиды щёлочноземельных металлов, цинка и кадмия способны преобразовывать поглощаемую энергию в свет.

Сероводород — газ с резким запахом, очень ядовит. Проявляет восстановительные свойства. Раствор сероводорода в воде называют сероводородной кислотой. Соли сероводородной кислоты — сульфиды — также проявляют восстановительные свойства. Качественной реакцией на сульфид-ион является взаимодействие с нитратом свинца (II).