От чего зависит способ получения сульфидов

Содержание

Методы получения сульфидов
Урок №12. Сероводород. Сульфиды
Химия : Сульфиды во всем многообразии

Методы получения сульфидов

ВВЕДЕНИЕ

Соединения серы с более электроположительными элементами называются сульфидами. Большинство сульфидов, а именно сульфиды металлов, по способу образования и химическому поведению следует рассматривать как соли сероводородной кислоты. Сера в этих соединениях имеет отрицательную степень окисления –2.

Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов бесцветны.

Сульфидов тяжелых металлов имеют следующие окраски:

черные – HgS, Ag2S, PbS, CuS; оранжевые – Sb2S3, Sb2S5;

коричневые – SnS, Bi2S3; желтые – As2S3, As2S5, SnS2,CdS

розовый – MnS; белый – ZnS.

Многие сульфиды при нагревании без доступа воздуха не претерпевают разложения. Но некоторые из них теряют серу. Так, например, пирит FeS2 уже при сильном нагревании распадается на сульфид железа (II) и серу; сульфид олова (IV) распадается при нагревании на сульфид олова (II) и серу. Устойчивые к нагреванию сульфиды в большинстве случаев можно нагревать в токе водорода: при этом они не изменяются. Напротив, при нагревании в токе кислорода или воздуха («обжиге») большинство сульфидов переходит в окислы, а иногда частично и в сульфаты. Сульфиды , выпавшие из водного раствора, уже при обычных температурах в значительной степени подвергаются окислению, если они во влажном состоянии долгое время находятся в контакте с током воздуха. При этом происходит или выделение серы или образование сульфата:

Fe2S3 + aq + 3/2O2 = Fe2O3*aq + 3S (1)

CuS + 2O2 = CuSO4 (2)

Легко окисляются и растворенные сульфиды; при этом они действуют как сильные восстановители.

Сильное восстановительное сероводорода и сульфидов в растворе обусловлено незначительным сродством образования ионов S2-. В гальваническом элементе, составленном из нормального водородного электрода и платиновой фольги, погруженной в раствор сульфида, «серный электрод» вследствие тенденции ионов S2- разряжаться, становится отрицательным, а водородный электрод- положительным полюсом.

Распространение сульфидов металлов в природе представлено в таблице 1.

Распространение сульфидов в природе

Химическая формула	Название минерала	Форма кристаллической решетки	Плотность,г/м3	Твердость
FeS2	марказит	ромбическая	4,6-4,9	6,0-6,5
FeS	пирротин	гексагональная	4,54-4,64	3-4,5
FeS2	пирит	кубическая	4,9-5,2	6,0-6,5
SnS2	оловянный камень	тетрагональная	6,8-7,0	6-7
CuFeS2	халькопирит	тетрагональная	4,1-4,3	3,5-4
PbS	галенит, свинцовый блеск	кубическая	7,3-7,6	2,5
Cu2S	халькозин, медный блеск	тетрагональная	5,5-5,8	2,5-3,0
MoS2	молибденит, молибденовый блеск	тетрагональная	4,6-5,0	1,0-1,5
Ag2S	аргентит, серебряный блеск	кубическая	7,1	2,0-2,5
Sb2S3	cтибнит, сурьмяный блеск, серая сурьмяная руда, антимонит	ромбическая	4,5-5,0
ZnS	сфалерит, цинковая обманка	кубическая	3,9-4,2	3,5-4,0
HgS	киноварь	тригональная	8,0-8,2	2,0-2,5
As4S4	Реальгар	моноклинная	3,56	1,5-2,0
As2S3	аурипигмент	моноклинная	3,4-3,5	1,5-2,0

Колчеданы – светлые с металлическим блеском; блески – темные с металлическим отливом; обманки – темные без металлического блеска или чаще светлые, прозрачные.

Методы получения сульфидов

1. Взаимодействие гидроокисей с сероводородом

Эти методом получают в первую очередь растворимые в воде сульфиды, т.е. сульфиды щелочных металлов. Для этого необходимо: сначала насытить раствор гидроокиси щелочного металла сероводородом. При этом получается кислый сульфид (гидросульфид). Затем прибавляют равное количество щелочи для его перевода в нормальный сульфид:

NaOH + H2S = NaHS + H2O (3)

NaHS + NaOH = Na2S + H2O (4)

2.Восстановление сульфатов прокаливанием с углем.

Na2SO4 + 4C = Na2S + 4 CO (5)

Этот метод является основным для получения сульфида натрия и сульфидов щелочноземельных металлов.

3. Непосредственное соединение элементов

Соединение металлов с серой протекает в большинстве случаев очень легко, часто с большим выделением тепла. Однако оно редко приводит к образованию совершенно чистого продукта:

4. Взаимодействие солей в водном растворе с сероводородом или сульфидом аммония.

Этим методом получают в первую очередь нерастворимые в воде сульфиды.

Источник

Урок №12. Сероводород. Сульфиды

Повторите тему 9 класса:

ПОЛУЧЕНИЕ СЕРОВОДОРОДА

Сероводород – токсичный бесцветный газ с запахом тухлых яиц.

Сероводород (H 2 S) в лаборатории можно получить нагреванием смеси парафина с серой.

Выделяющийся сероводород можно обнаружить с помощью влажной универсальной индикаторной бумаги: под действием сероводорода она краснеет. При добавлении сульфата меди к сероводородной воде выпадает черный осадок сульфида меди

CuSO 4 + H 2 S = CuS↓+ H 2 SO 4

По черному осадку сульфида свинца можно обнаружить сульфид-ион.

Сероводород получают действием минеральных кислот на сульфиды металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа.

FeS (тв.) + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S↑

FeS (тв.) + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 S↑

Еще один способ получения сероводорода – прямой синтез из водорода и серы:

H 2 + S ↔ H 2 S↑ + 20,92 кДж

Выход H 2 S мал, т.к. обратимая реакция обратима

Наиболее чистый сероводород можно получить при гидролизе сульфида алюминия

Al 2 S 3 (тв.) + 6H 2 O (ж.) = холод = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S↑

Сероводород можно получить в других реакциях:

8Na + 5H 2 SO 4 (конц.) = 4Na 2 SO 4 + H 2 S↑ + 4H 2 O

8HI + H 2 SO 4 (конц.) = 4I 2 + H 2 S↑ + 4H 2 O

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРОВОДОРОДА

В водном растворе сероводород проявляет слабые кислотные свойства .

H 2 S ↔ H + + HS — (I ступень)

HS — ↔ H + + S 2- (II ступень)

Изменяет окраску индикаторов на красную – кислая среда.

2) Взаимодействие с растворами оснований. Взаимодействует с сильными основаниями, образуя сульфиды и гидросульфиды:

H 2 S + 2KOH = K 2 S + 2H 2 O

K 2 S средняя соль — сульфид калия

H 2 S (избыток) + KOH = KHS + H 2 O

KHS кислая соль — гидросульфид калия

3) С растворами солей тяжёлых металлов (Cu, Pb, Ni, Cd, Zn):

H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4

CuS осадок чёрного цвета

Сульфиды тяжёлых металлов окрашены: PbS; CuS; NiS – чёрные. СdS – жёлтый. ZnS – белый.

Сероводород реагирует в растворе с нитратом свинца (II). при этом образуется темно-коричневый (почти черный) осадок, нерастворимый ни в воде, ни в минеральных кислотах:

H 2 S + Pb(NO 3 ) 2 = PbS + 2HNO 3

Взаимодействие с нитратом свинца в растворе – это качественная реакция на сероводород и сульфид-ионы.

Сероводород – восстановитель

Сероводород H 2 S – очень сильный восстановитель за счет серы в степени окисления -2.

1) При недостатке кислорода и в растворе H 2 S окисляется до свободной серы (раствор мутнеет):

2H 2 S + O 2 (нед.) = 2S↓ +2H 2 O

В избытке кислорода:

2H 2 S + 3O 2 (изб.) = 2SO 2 ↑ + 2H 2 O

2) Как сильный восстановитель, сероводород легко окисляется под действием окислителей.

Бром и хлор окисляют сероводород до молекулярной серы:

H 2 S -2 + Br 2 = S 0 + 2HBr

Br 2 — бромная вода — обесцвечивается

H 2 S + Cl 2 = 2HCl + S↓

Под действием избытка хлора в водном растворе сероводород окисляется до серной кислоты:

H 2 S + 4Cl 2 + 4H 2 O → H 2 SO 4 + 8HCl

Азотная кислота окисляет сероводород до молекулярной серы:

H 2 S + 2HNO 3(конц.) = S + 2NO 2 + 2H 2 O

При кипячении сера окисляется до серной кислоты:

H 2 S + 8HNO 3(конц.) = H 2 SO 4 + 8NO 2 + 4H 2 O

Прочие окислители окисляют сероводород, как правило, до молекулярной серы.

Оксид серы (IV) окисляет сероводород:

2H 2 S + SO 2 = 3S + 2H 2 O

Соединения железа (III) также окисляют сероводород:

H 2 S + 2FeCl 3 = 2FeCl 2 + S + 2HCl

Бихроматы, хроматы и прочие окислители также окисляют сероводород до молекулярной серы:

3H 2 S + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3S + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O

2H 2 S + 4Ag + O 2 = 2Ag 2 S + 2H 2 O

Интересно! Серебряные и медные монеты чернеют на воздухе и в воде, если в среде содержится сероводород:

Серная кислота окисляет сероводород либо до молекулярной серы:

H 2 S + H 2 SO 4(конц.) = S + SO 2 + 2H 2 O

Либо до оксида серы (IV):

H 2 S + 3H 2 SO 4(конц.) = 4SO 2 + 4H 2 O

СУЛЬФИДЫ

Сульфиды – это бинарные соединения серы и металлов или некоторых неметаллов, соли сероводородной кислоты.

По растворимости в воде и кислотах сульфиды разделяют на растворимые в воде, нерастворимые в воде, но растворимые в минеральных кислотах, нерастворимые ни в воде, ни в минеральных кислотах, гидролизуемые водой.

Чёрные сульфиды (CuS, HgS, PbS, Ag 2 S, NiS, CoS)

Белые и цветные сульфиды (ZnS, MnS, FeS, CdS)

ПОЛУЧЕНИЕ СУЛЬФИДОВ

1) Сульфиды получают при взаимодействии серы с металлами . При этом сера проявляет свойства окислителя.

2) Растворимые сульфиды можно получить при взаимодействии сероводорода и щелочей

H 2 S + 2KOH = K 2 S + 2H 2 O

3) Нерастворимые сульфиды получают взаимодействием растворимых сульфидов с солями или взаимодействием сероводорода с солями (только черные сульфиды)

Pb(NO 3 ) 2 + Н 2 S = 2НNO 3 + PbS

ZnSO 4 + Na 2 S = Na 2 SO 4 + ZnS

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУЛЬФИДОВ

1) Гидролиз. Растворимые сульфиды гидролизуются по аниону, среда водных растворов сульфидов щелочная:

Na 2 S+H 2 O↔NaHS+NaOH;

2) С растворами кислот. Сульфиды металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа (включительно), растворяются в сильных минеральных кислотах.

CaS + 2HCl = CaCl 2 + H 2 S↑

3) С концентрированными кислотами. Нерастворимые сульфиды растворяются в концентрированной азотной кислоте или концентрированной серной кислоте. При этом сера окисляется либо до простого вещества, либо до сульфата.

CuS + 8HNO 3 = CuSO 4 + 8NO 2 + 4H 2 O

или горячей концентрированной серной кислоте:

CuS + 4H 2 SO 4(конц. гор.) = CuSO 4 + 4SO 2 + 4H 2 O

4) Сульфиды проявляют восстановительные свойства и окисляются пероксидом водорода, хлором и другими окислителями.

Сульфид свинца (II) окисляется пероксидом водорода до сульфата свинца (II):

PbS + 4H 2 O 2 = PbSO 4 + 4H 2 O

Сульфид меди (II) окисляется хлором:

СuS + Cl 2 = CuCl 2 + S

5) Обжиг сульфидов. При этом образуются оксиды металла и серы (IV).

2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2

2Cr 2 S 3 + 9O 2 = 2Cr 2 O 3 + 6SO 2

2ZnS + 3O 2 = 2SO 2 + ZnO

6) Реакции сульфидов с растворимыми солями свинца, серебра, меди используют как качественные на ион S 2−

Сульфиды свинца, серебра и меди — черные осадки, нерастворимые в воде и минеральных кислотах:

Na 2 S + Pb(NO 3 ) 2 = PbS↓ + 2NaNO 3

Na 2 S + 2AgNO 3 = Ag 2 S↓ + 2NaNO 3

Na 2 S + Cu(NO 3 ) 2 = CuS↓ + 2NaNO 3

7) Необратимый гидролиз

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

Разложение происходит и при взаимодействии солей трехвалентных металлов с сульфидами щелочных металлов.

3Na 2 S + 2AlCl 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl

Источник

Химия : Сульфиды во всем многообразии

«СУЛЬФИДЫ ВО ВСЕМ МНОГООБРАЗИИ»

1. Методы получения сульфидов.

2. Физико-химические свойства сульфидов металлов

3. Растворимость сульфидов

4. Основные химические свойства сульфидов

7. Промышленное применение сульфидов

Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов бесцветны.

Сульфидов тяжелых металлов имеют следующие окраски:

черные — HgS, Ag2S, PbS, CuS; оранжевые — Sb2S3, Sb2S5;

коричневые — SnS, Bi2S3; желтые — As2S3, As2S5, SnS2,CdS

розовый — MnS; белый — ZnS.

Fe2S3 + aq + 3/2O2 = Fe2O3*aq + 3S (1)

CuS + 2O2 = CuSO4 (2)

Легко окисляются и растворенные сульфиды; при этом они действуют как сильные восстановители.

Распространение сульфидов металлов в природе представлено в таблице 1.

Распространение сульфидов в природе

Форма кристаллической решетки

галенит, свинцовый блеск

халькозин, медный блеск

молибденит, молибденовый блеск

аргентит, серебряный блеск

cтибнит, сурьмяный блеск, серая сурьмяная руда, антимонит

сфалерит, цинковая обманка

Колчеданы — светлые с металлическим блеском; блески — темные с металлическим отливом; обманки — темные без металлического блеска или чаще светлые, прозрачные.

1. Методы получения сульфидов

1. Взаимодействие гидроокисей с сероводородом

NaOH + H2S = NaHS + H2O (3)

NaHS + NaOH = Na2S + H2O (4)

2.Восстановление сульфатов прокаливанием с углем.

Na2SO4 + 4C = Na2S + 4 CO (5)

Этот метод является основным для получения сульфида натрия и сульфидов щелочноземельных металлов.

3. Непосредственное соединение элементов

4. Взаимодействие солей в водном растворе с сероводородом или сульфидом аммония.

Этим методом получают в первую очередь нерастворимые в воде сульфиды.

2. Физико-химические свойства сульфидов металлов

Физико-химические свойства сульфидов представлены в таблице 2.

Физико-химические свойства сульфидов металлов

превр.в 267

Возгоняется в среде азота, 980

Возгоняется при 583,5

Возгоняется при 1800-1900

Возгоняется при 1180

3. Растворимость сульфидов

Поскольку сероводород является двухосновной кислотой, от него производятся два ряда сульфидов: кислые сульфиды или гидросульфиды MHS и нормальные сульфиды M2S. Все кислые сульфиды очень легко растворимы в воде. Из нормальных сульфидов также легко растворимы сульфиды щелочных металлов. В водном растворе они очень сильно гидролизуются (в 1 Н. растворе примерно на 90%) по уравнению:

Na2S + HOH NaOH + NaHS или S” + HOH OH + HS (7)

Поэтому их растворы имеют сильно щелочную реакцию. Нейтральные сульфиды щелочноземельных металлов как таковые в воде не растворяются. Однако при действии воды они претерпевают гидролитическое расщепление, например,

2CaS + 2HOH = Ca(HS)2 + Ca(OH)2 (8)

а образующийся при этом кислый сульфид переходит в раствор. При кипячении раствора он также разлагается:

Ca(HS)2 + 2HOH = Ca(OH)2 + 2H2S (9)

Еще легче гидролизуются сульфиды некоторых многовалентных металлов, например сульфид алюминия AI2S3, сульфид хрома, сульфид кремния Cr2S3 SiS2 . Кислоты разлагают все эти сульфиды с выделение сероводорода.

Большинство сульфидов тяжелых металлов настолько мало растворимы в воде, что гидролитическое расщепление их не происходит. Некоторые сульфиды, разбавленные сильными кислотами не разлагаются. Произведение растворимости этих сульфидов настолько мало, что даже при понижении концентрации ионов S2- в растворе за счет прибавления ионов H+ концентрация ионов металла в растворе, находящемся в равновесии с сульфидом (донной фазой), очень незначительна. Поэтому, при пропускании сероводорода такие сульфиды будут выпадать в осадок даже из очень кислых растворов.

На том, что одна часть тяжелых металлов осаждается сероводородом из кислого раствора, а другая выпадает в осадок только из аммиачных растворов при действии на них раствора сульфида аммония, основано применение этих реактивов для разделения катионов при систематическом анализе.

Из кислого раствора сероводород осаждает следующие элементы в виде их сульфидов:

1) Мышьяк, сурьму и олово;

2) Серебро, ртуть, свинец, висмут, медь и кадмий;

При действии сульфида аммония осаждаются следующие элементы: цинк, марганец, кобальт, никель, железо, хром и алюминий. Два последних элемента выпадают в виде гидроокисей, так как их сульфиды гидролизуются водой.

Сульфиды элементов, приведенных под 1), отличаются тем, что они способны растворяться в желтом полисульфиде аммония, образуя при этом тиосоли, тогда как сульфиды элементов группы 2) в этом реактиве не растворяются.

Произведение растворимости ряда сульфидов приведено в таблице 3. Эти величины вычислены на основании соотношения

AF n = — RT*2,3026 *log L (10),

где L — произведение растворимости, AF n — нормальное сродство реакции

Произведение растворимости кристаллических сульфидов металлов при 250С

Источник