硫、硫化氢及硫的氧化物一、硫1、从硫的原子结构认识硫的化学性质(1)硫元素的核电荷数为16, 硫原子核外有16个电子, 分3个电子层, 最外层上有6个电子; 原子半径较小。

在化学反应中易获得2个电子(或共用电子对偏近于硫原子)而达到稳定结构, 显－2价, 表现出硫的氧化性。

①在一定条件下, 硫能与Na、Mg、Al、Zn、Fe、Cu、Ag、Hg等金属反应, 生成金属硫化物。

Mg + S ∆MgS2Al + 3S ∆Al2S3Hg + S ∆HgS②在加热条件下, 硫蒸气与H2反应生成硫化氢。

H2 + S ∆H2S(2)硫原子最外电子层上的6个电子或其中的4个电子在与某些非金属结合时, 形成的共用电子对偏远于硫原子, 从而使硫显+6价或+4价, 表现出硫的还原性。

如硫与氧、氯、氟等非金属的反应:S + 2Cl2∆SCl4S + O2点燃SO2SO2在一定温度和催化剂存在的条件下, 可与O2进一步反应生成SO3。

(3)硫元素有－2、0、+4、+6等多种价态硫单质是硫的0价态, 在一些反应中其价态可以升高变为+4价或+6价, 在另一些反应中其价态可以降低为－2价。

所以硫单质既有氧化性又有还原性。

但必须清楚, 硫的氧化性和还原性并不是均等的, 硫是较活泼的非金属单质, 在一般情况下主要表现出氧化性, 只有跟强氧化剂反应时才表现出还原性。

在特殊情况下, 如硫与KOH溶液共热时, 硫本身既是氧化剂又是还原剂, (通常称为歧化反应)。

3S + 6KOH ∆2K2S + K2SO3 + 3H2O2、硫的非金属性比氧和氯都弱(1)从原子结构上比较氧、硫、氯三种元素的原子结构示意图分别为:可知硫原子比氧原子多1个电子层; Cl原子与硫原子电子层数相同, 但Cl原子最外电子层上比氧原子多1个电子。

其原子半径的大小为S > 0, S > Cl。

因此氧原子和氯原子得电子能力都大于硫, 即氧和氯的氧化性都比硫强。

也就是说, 硫的非金属性比氧和氯都弱。

(2)从S、O2、Cl2与变价金属Cu、Fe反应生成物中金属的化合价来分析2Fe + 3Cl2点燃2Fe Cl33+Cu + Cl2点燃Cu Cl22+3Fe + 2O 2点燃 Fe 3O 4 (Fe 3O 4中2 / 3的铁显+3价, 1 / 3的铁显+2价) 2Cu + O 2 ∆ 2CuO 2+Fe + S ∆ FeS 2+2Cu + S ∆ Cu S 12+可知, Cl 2、O 2能把Fe 、Cu 氧化到高价态, 而S 只能把Fe 、Cu 氧化到低价态。

说明S 原子得电子能力比氧原子、氯原子都差, 即硫的非金属性比氧和氯都弱。

(3)从S 、O 2、Cl 2与H 2反应的难易来分析Cl 2与H 2的混合气见强光或点燃时发生爆炸, 生成的HCl 很稳定; O 2与H 2的混合气在点燃或放电时发生爆炸, 生成的H 2O 也很稳定; S 蒸气与H 2在加热的条件下, 发生不完全反应, 生成的H 2S 不稳定。

可知硫的非金属性比氧和氯都弱。

(4)Cl 2、O 2都可把氢硫酸中的硫置换出来。

Cl H S 2HCl S 22+=+↓ 氧化性Cl 2 > SO 2H S 2H O 2S 222+=+↓ 氧化性O 2 > S 可知硫的非金属性比氧和氯都弱。

二、硫化氢1、硫化氢的物理性质硫化氢是无色, 有臭鸡蛋气味的气体, 密度比空气大, 有剧毒, 是大气污染物, 能溶于水(通常情况下溶解度为1∶2.6)。

2、硫化氢的化学性质(1)不稳定性H 2S ∆ H 2 + S (300℃时分解)(2)可燃性2H 2S + 3O 2 点燃 2H 2O + 2SO 2(完全燃烧)2H 2S + O 2点燃 2H 2O + 2S(不完全燃烧)(3)还原性 H 2S 中的硫元素为－2价, 是硫的最低价态, 在化学反应中S 2-的化合价只能升高, 不能降低, 因此H 2S 有强还原性。

如:H 2S + Cl 2 = 2HCl + S (Br 2、I 2有类似反应)H 2S + 2FeCl 3 = 2FeCl 2 + 2HCl + S ↓(4)特殊性 大量事实说明, H 2S 与FeSO 4、MgSO 4、NaNO 3、AlCl 3、ZnCl 2等强酸盐的溶液不能发生反应, 这是符合弱酸不能与强酸盐反应规律的。

但H2S能与CuSO4、(CH3COO)2Pb、Pb(NO3)2、AgNO3等溶液反应。

这是因为FeS、ZnS虽然不溶于水, 但却易溶于酸; Al2S3在溶液中不存在; 故FeSO4、ZnCl2、AlCl3不能与H2S反应。

但PbS、CuS、Ag2S等既难溶于水, 又难溶于酸(如稀H2SO4、HCl等), 因而出现了这些金属的可溶性强酸盐溶液(金属活动性顺序中Pb以后金属的盐溶液)能够与H2S这种弱酸发生反应的“特殊”情况。

如: +=↓+CuSO H S CuS H SO4224(黑色)()+=↓+CH COO Pb H S PbS2CH COOH3223(黑色)()+=↓+Pb NO H S PbS2HNO3223+=↓+2AgNO H S Ag S2HNO3223(黑色)利用这一现象可以检验硫化氢气的存在。

3、氢硫酸(1)硫化氢的水溶液叫氢硫酸。

氢硫酸是易挥发的二元弱酸, 其酸性比碳酸还弱。

(2)硫化氢和氢硫酸的化学式都可用H2S表示, 但它们却是两种不同的物质, 有着许多不同的性质。

(3)氢硫酸具有酸类的通性(H+的性质)、还原性(S2-的性质)和弱氧化性(H+的氧化性)。

H S NaOH NaHS H O+=+(NaOH不足量)22+=+(H2S不足量)H S2NaOH Na S2H O222H2S(溶液) + Mg = MgS + H2↑2H2S(溶液) + O2 = 2S↓ + 2H2O (氢硫酸不宜在空气中长久存放)4、实验室用FeS与稀硫酸或盐酸反应制取H2S气FeS + H2SO4(稀) = FeSO4 + H2S↑FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑三、二氧化硫1、二氧化硫的物理性质二氧化硫是一种无色有刺激性气味的气体, 密度比空气大, 有毒, 易液化(沸点－10℃), 易溶于水(通常情况下溶解度为1∶40)。

2、二氧化硫的化学性质SO2溶于水并与水反应生成亚硫酸, 故SO2是亚硫酸的酸酐。

SO2中的硫元素显+4价, 是硫的中间价态, 其化合价既可以升高, 也可以降低; 所以SO2既有还原性, 又有氧化性, 但以还原性为主。

(1)酸性氧化物的通性SO2 + H2O H2SO3(可逆反应)SO2 + Na2O = Na2SO3SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O (SO2不足量)SO2 + NaOH = NaHSO3 (SO2过量)(2)弱氧化性只在少数反应中表现出来SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O (氧化产物与还原产物物质的量之比为2∶1)(3)较强的还原性2SO2 + O22SO3SO2 + Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl (Br2、I2有类似反应)5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4所以SO2能使溴水、氟水、碘水、KMnO4溶液褪色。

SO2 + 2FeCl3 + 2H2O = 2FeCl2 + 2HCl + H2SO4(4)漂白性SO2能跟某些有色物质化合生成不稳定的无色物质, 这种无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。

如SO2可使品红溶液褪色, 加热后又恢复为原来的红色。

利用这一现象可以检验SO2的存在。

3、SO2与CO2的鉴别方法由于CO2、SO2都能与澄清的石灰水反应, 且都有白色沉淀析出:()CO Ca OH CaCO H O+=↓+2232()+=↓+SO Ca OH CaCO H O2232当通入的气体过量时, 生成的白色沉淀又都会溶解, 又变为澄清溶液:()++=CaCO CO H O Ca HCO32232()++=CaCO SO H O Ca HSO32232所以鉴别CO2和SO2时, 不宜用澄清的石灰水做试剂, 也不宜用Ba(OH)2溶液做试剂。

可根据SO2有漂白性, 能使品红溶液褪色; SO2有还原性, 能使KMnO4溶液或溴水褪色, 而CO2不具有这些性质。

因此可以用品红溶液, 或KMnO4溶液, 或溴水做试剂来鉴别SO2和CO2。

4、实验室制取SO2的方法在实验室常用亚硫酸钠的晶体与较浓的硫酸反应来制取SO2;Na2SO3(固) + H2SO4(较浓) = Na2SO4 + H2O + SO2↑因SO2的溶解度较大, 故应当用较浓的硫酸(常用1∶1或70%左右的H2SO4)。

其装置与制取Cl2、HCl的装置相同。

反应开始时不需要加热, 随反应的进行硫酸被冲稀, 反应速率减慢时, 可稍微加热以加快反应速率。

四、三氧化硫三氧化硫是一种无色、易挥发的晶体。

能与水剧烈反应生成硫酸, SO3具有酸性氧化物的通性。

SO3能够溶解在浓硫酸中, 形成发烟硫酸。

在一定条件下SO3会发生分解反应: 2SO32SO2 + O2五、不同价态的硫元素之间的转化关系1、价态相邻的硫元素组成的不同物质之间, 如H2S与S、S与SO2、SO2与浓H2SO4等, 一般不发生氧化还原反应。

2、存在中间价态的两种不同价态的硫元素组成的不同物质之间, 在一定条件下可以发生氧化还原反应, 生成中间价态的物质。

如H2S与SO2反应生成S单质; S与浓H2SO4在加热时反应生成SO2; H2S与浓硫酸反应生成S和SO2, 或只生成SO2。