Сероводород
Характеристики и физические свойства сероводорода
Он немного тяжелее воздуха, сжижается при температуре -60,3oС и затвердевает при -85,6oС. На воздухе сероводород горит голубоватым пламенем, образуя диоксид серы и воду:
2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2.
Если внести в пламя сероводорода какой-нибудь холодный предмет, например фарфоровую чашку, то температура пламени значительно понижается и сероводород окисляется только до свободной серы, оседающей на чашке в виде желтого налета:
2H2S + O2 = 2H2O + 2S.
Сероводород легко воспламеняется; смесь его с воздухом взрывает. Сероводород очень ядовит. Длительное вздыхание воздуха, содержащего этот газ даже в небольших количествах, вызывает тяжелые отравления.
При 20oС один объем воды растворяет 2,5 объема сероводорода. Раствор сероводорода в воде называется сероводородной водой. При стоянии на воздухе, особенно на свету, сероводородная воды скоро становится мутной от выделяющейся серы. Это происходит в результате окисления сероводорода кислородом воздуха.
Получение сероводорода
При высокой температуре сера взаимодействует с водородом, образуя газ сероводород.
Практически сероводород обычно получают действием разбавленных кислот на сернистые металлы, например на сульфид железа:
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑.
Более чистый сероводород можно получитьпри гидролизе CaS, BaS или A12S3. Чистейший газполучается прямой реакцией водорода и серы при 600 °С.
Химические свойства сероводорода
Раствор сероводорода в воде обладает свойствами кислота. Сероводород – слабая двухосновная кислота. Она диссоциирует ступенчато и в основном по первой ступени:
H2S↔H+ + HS— (K1 = 6×10-8).
Диссоциация по второй ступени
HS—↔H+ + S2- (K2 = 10-14)
протекает в ничтожно малой степени.
Сероводород – сильный восстановитель. При действии сильных окислителей он окисляется до диоксида серы или до серной кислоты; глубина окисления зависит от условий: температуры, рН раствора, концентрации окислителя. Например, реакция с хлором обычно протекает до образования серной кислоты:
H2S + 4Cl2 + 4H2O = H2SO4 + 8HCl.
Средние соли сероводорода называют сульфидами.
Применение сероводорода
Применение сероводорода довольно ограничено, что, в первую очередь связано с его высокой токсичностью. Он нашел применение в лабораторной практике в качестве осадителя тяжелых металлов. Сероводород служит сырьем для получения серной кислоты, серы в элементарном виде и сульфидов
Примеры решения задач
| Задание | Определите во сколько раз тяжелее воздуха сероводород H2S. |
| Решение | Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.
D = M1 / M2. Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов. Dair(H2S) = Mr(H2S) / Mr(air); Dair(H2S) = 34 / 29 = 1,17. Mr(H2S) = 2 ×Ar(H) + Ar(S) = 2 × 1 + 32 = 2 + 32 = 34. |
| Ответ | Сероводород H2S тяжелее воздуха в 1,17 раз. |
| Задание | Найдите плотность по водороду смеси газов, в которой объемная доля кислорода составляет 20%, водорода – 40%, остальное – сероводород H2S. |
| Решение | Объемные доли газов будут совпадать с молярными, т.е. с долями количеств веществ, это следствие из закона Авогадро. Найдем условную молекулярную массу смеси:
Mrconditional (mixture) = φ (O2) ×Mr(O2) + φ (H2) ×Mr(H2) + φ (H2S) ×Mr(H2S); φ (H2S) = 100% — φ (O2) — φ (H2) = 100% — 20% — 40% = 40%; Mrconditional (mixture) = 0,2 × 32 + 0,4 × 2 + 0,4 × 34 = 6,4 + 0,8 + 13,6 = 20,8. Найдем относительную плотность смеси по водороду: DH2(mixture) = Mrconditional (mixture) / Mr(H2); DH2(mixture) = 20,8 / 2 = 10,4. |
| Ответ | Плотность по водороду смеси, состоящей из кислорода, водорода и сероводорода равна 10,4. |
