SO2 - vääveloksiid (IV), vääveldioksiid, vääveldioksiid, vääveldioksiid. SO2 - vääveloksiid (IV), vääveldioksiid, vääveldioksiid, vääveldioksiid Näiteid probleemide lahendamisest
MÄÄRATLUS
Vääveldioksiid(vääveloksiid (IV), vääveldioksiid) on tavatingimustes värvitu iseloomuliku terava lõhnaga gaas (sulamistemperatuur on (-75,5 o C), keemistemperatuur - (-10,1 o C).
Väävel(IV)oksiidi lahustuvus vees on väga kõrge (normaalsetes tingimustes umbes 40 mahuosa SO 2 vee mahu kohta). Vääveldioksiidi vesilahust nimetatakse väävelhappeks.
Vääveldioksiidi keemiline valem
Vääveldioksiidi keemiline valem- SO 2. See näitab, et selle kompleksse aine molekul sisaldab ühte väävliaatomit (Ar = 32 amu) ja kahte hapnikuaatomit (Ar = 16 amu). Keemilise valemi abil saate arvutada vääveldioksiidi molekulmassi:
Mr(SO 2) = Ar(S) + 2 × Ar(O) = 32 + 2 × 16 = 32 + 32 = 64
Vääveldioksiidi struktuurne (graafiline) valem
Ilmsem on vääveldioksiidi struktuurne (graafiline) valem. See näitab, kuidas aatomid on molekulis üksteisega ühendatud. SO 2 molekuli struktuur (joonis 1) on sarnane osooni molekuli O 3 (OO 2) struktuuriga, kuid molekuli iseloomustab kõrge termiline stabiilsus.
Riis. 1. Vääveldioksiidi molekuli struktuur, mis näitab sidemete vahelisi sidenurki ja keemiliste sidemete pikkusi.
Tavapärane on kujutada elektronide jaotust aatomis energia alamtasandite vahel ainult üksikute keemiliste elementide puhul, kuid vääveldioksiidi puhul võib esitada järgmise valemi:
Näited probleemide lahendamisest
NÄIDE 1
| Harjutus | Aine sisaldab 32,5% naatriumi, 22,5% väävlit ja 45% hapnikku. Tuletage aine keemiline valem. |
| Lahendus | Elemendi X massiosa koostisega NX molekulis arvutatakse järgmise valemi abil: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100% Tähistagem ühendis sisalduvate elementide moolide arvu "x" (naatrium), "y" (väävel) ja "z" (hapnik). Seejärel näeb molaarsuhe välja selline (D.I. Mendelejevi perioodilisest tabelist võetud suhteliste aatommasside väärtused ümardatakse täisarvudeks): x:y:z = ω(Na)/Ar(Na): ω(S)/Ar(S): ω(O)/Ar(O); x:y:z = 32,5/23: 22,5/32: 45/16; x:y:z = 1,4: 0,7: 2,8 = 2: 1:4 See tähendab, et naatriumi, väävli ja hapniku ühendi valem on Na2SO4. See on naatriumsulfaat. |
| Vastus | Na2SO4 |
NÄIDE 2
| Harjutus | Magneesium ühineb lämmastikuga, moodustades magneesiumnitriidi massisuhtes 18:7. Tuletage ühendi valem. |
| Lahendus | Selleks, et teada saada, millistes suhetes molekulis olevad keemilised elemendid paiknevad, on vaja leida nende ainekogus. On teada, et aine koguse leidmiseks tuleks kasutada valemit: Leiame magneesiumi ja lämmastiku molaarmassid (ümardame D.I. Mendelejevi perioodilisest tabelist võetud suhteliste aatommasside väärtused täisarvudeks). On teada, et M = Mr, mis tähendab, et M(Mg) = 24 g/mol ja M(N) = 14 g/mol. Seejärel on nende elementide aine kogus võrdne: n (Mg) = m (Mg) / M (Mg); n (Mg) = 18/24 = 0,75 mol n(N) = m(N)/M(N); n(N) = 7/14 = 0,5 mol Leiame molaarsuhte: n(Mg) :n(N) = 0,75: 0,5 = 1,5:1 = 3:2, need. lämmastikuga magneesiumiühendi valem on Mg3N2. |
| Vastus | Mg3N2 |
Väävli oksüdatsiooniaste +4 on üsna stabiilne ja avaldub SHal 4 tetrahalogeniidides, SOHal 2 oksodihaliidides, SO 2 dioksiidis ja nende vastavates anioonides. Tutvume vääveldioksiidi ja väävelhappe omadustega.
1.11.1. Väävel (IV) oksiid So2 molekuli struktuur
SO 2 molekuli struktuur on sarnane osooni molekuli struktuuriga. Väävliaatom on sp 2 hübridisatsiooni olekus, orbitaalide kuju on korrapärane kolmnurk ja molekuli kuju on nurgeline. Väävliaatomil on üksik elektronide paar. S-O sideme pikkus on 0,143 nm ja sideme nurk on 119,5°.
Struktuur vastab järgmistele resonantsstruktuuridele:
Erinevalt osoonist on S-O sideme kordsus 2, see tähendab, et peamise panuse annab esimene resonantsstruktuur. Molekuli iseloomustab kõrge termiline stabiilsus.
Füüsikalised omadused
Tavatingimustes on vääveldioksiid ehk vääveldioksiid värvitu terava lämmatava lõhnaga gaas, sulamistemperatuur -75 °C, keemistemperatuur -10 °C. See lahustub hästi vees temperatuuril 20 °C, 40 mahuosa vääveldioksiidi lahustub 1 mahus vees. Mürgine gaas.
Väävel(IV)oksiidi keemilised omadused
Vääveldioksiid on väga reaktsioonivõimeline. Vääveldioksiid on happeline oksiid. See on vees üsna lahustuv, moodustades hüdraate. Samuti reageerib see osaliselt veega, moodustades nõrga väävelhappe, mida ei eraldata üksikult:
SO2 + H2O = H2SO3 = H + + HSO3- = 2H + + SO32-.
Dissotsiatsiooni tulemusena tekivad prootonid, mistõttu lahuses on happeline keskkond.
Kui gaasiline vääveldioksiid lastakse läbi naatriumhüdroksiidi lahuse, moodustub naatriumsulfit. Naatriumsulfit reageerib liigse vääveldioksiidiga, moodustades naatriumvesiniksulfiti:
2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O;
Na 2 SO 3 + SO 2 = 2 NaHSO 3.
Vääveldioksiidile on iseloomulik redoks-duaalsus, näiteks sellel on redutseerivad omadused ja see muudab broomvee värvituks:
SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr
ja kaaliumpermanganaadi lahus:
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = 2KНSO4 + 2MnSO4 + H2SO4.
hapnikuga oksüdeeritud väävelanhüdriidiks:
2SO 2 + O 2 = 2SO 3.
Sellel on oksüdeerivad omadused koostoimes tugevate redutseerivate ainetega, näiteks:
SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (temperatuuril 500 °C, Al 2O 3 juuresolekul);
SO2 + 2H2 = S + 2H2O.
Vääveloksiidi (IV) valmistamine
Väävli põlemine õhus
S + O 2 = SO 2.
Sulfiidne oksüdatsioon
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.
Tugevate hapete mõju metallisulfitidele
Na2SO3 + 2H2SO4 = 2NaHS04 + H2O + SO2.
1.11.2. Väävelhape ja selle soolad
Vääveldioksiidi lahustamisel vees moodustub nõrk väävelhape, põhiosa lahustunud SO 2-st on jahutamisel hüdraaditud kujul SO 2 · H 2 O, eraldub ka kristalliline hüdraat, vaid väike osa väävelhappe molekulid dissotsieeruvad sulfiti ja vesiniksulfiti ioonideks. Vabas olekus hape ei eraldu.
Olles kahealuseline, moodustab see kahte tüüpi sooli: keskmised - sulfitid ja happelised - hüdrosulfitid. Vees lahustuvad ainult leelismetallide sulfitid ning leelis- ja leelismuldmetallide hüdrosulfitid.
Vesiniksulfiid – H2S
Väävliühendid -2, +4, +6. Kvalitatiivsed reaktsioonid sulfiididele, sulfitidele, sulfaatidele.
Kviitung suhtlemisel:
1. vesinik väävliga temperatuuril t – 300 0
2. kui toimib mineraalhapete sulfiididele:
Na2S+2HCl =2 NaCl+H2S
Füüsikalised omadused:
värvitu mädamuna lõhnaga gaas, mis on mürgine, õhust raskem ja lahustub vees, moodustades nõrga vesiniksulfiidhappe.
Keemilised omadused
Happe-aluse omadused
1. Vesiniksulfiidi lahus vees - vesiniksulfiidhape - on nõrk kahealuseline hape, seetõttu dissotsieerub see järk-järgult:
H 2 S ↔ HS - + H +
HS - ↔ H - + S 2-
2. Vesiniksulfiidhappel on hapete üldised omadused, ta reageerib metallide, aluseliste oksiidide, aluste, sooladega:
H 2 S + Ca = CaS + H 2
H 2 S + CaO = CaS + H 2 O
H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O
H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4
Kõik happesoolad – vesiniksulfiidid – lahustuvad vees hästi. Tavalised soolad - sulfiidid - lahustuvad vees erineval viisil: leelis- ja leelismuldmetallide sulfiidid lahustuvad hästi, teiste metallide sulfiidid ei lahustu vees ning vase, plii, elavhõbeda ja mõnede teiste raskemetallide sulfiidid ei lahustu isegi vees. happed (va lämmastikhape)
CuS+4HNO3 =Cu(NO3)2+3S+2NO+2H2O
Lahustuvad sulfiidid hüdrolüüsivad – aniooni juures.
Na 2S ↔ 2Na + + S 2-
S 2- +HOH ↔HS - +OH -
Na 2 S + H 2 O ↔ NaHS + NaOH
Kvalitatiivne reaktsioon vesiniksulfiidhappele ja selle lahustuvatele sooladele (st sulfiidioonile S 2-) on nende interaktsioon lahustuvate pliisooladega, mille tulemusena moodustub must PbS sade.
Na 2 S + Pb(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + PbS↓
Pb 2+ + S 2- = PbS↓
Näitab ainult taastavaid omadusi, sest väävliaatomil on madalaim oksüdatsiooniaste -2
1. hapnikuga
a) puudusega
2H2S-2 +O20 = S0 +2H20-2
b) liigse hapnikuga
2H2S+3O2 =2SO2+2H2O
2. halogeenidega (broomivee värvimuutus)
H2S-2 +Br2 =S0 +2HBr-1
3. koos konts. HNO3
H2S+2HNO3 (k) = S+2NO2+2H2O
b) tugevate oksüdeerivate ainetega (KMnO 4, K 2 CrO 4 happelises keskkonnas)
2KMnO4+3H2SO4+5H2S = 5S+2MnSO4+K2SO4+8H2O
c) vesiniksulfiidhapet oksüdeerivad mitte ainult tugevad oksüdeerivad ained, vaid ka nõrgemad, näiteks raud (III) soolad, väävelhape jne.
2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl
H2SO3 + 2H2S = 3S + 3H2O
Kviitung
1. väävli põlemine hapnikus.
2. vesiniksulfiidi põletamine liigses O 2 -s
2H2S+3O2 = 2SO2+2H2O
3. sulfiidoksüdatsioon
2CuS+3O2 = 2SO2+2CuO
4. sulfitide vastastikmõju hapetega
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O
5. metallide vastastikmõju aktiivsusreas pärast (H 2) konts. H2SO4
Cu+2H2SO4 = CuSO4 + SO2 +2H2O
Füüsikalised omadused
Gaas, värvitu, lämmatava põlenud väävli lõhnaga, mürgine, õhust rohkem kui 2 korda raskem, vees hästi lahustuv (toatemperatuuril lahustub ühes mahus umbes 40 mahuosa gaasi).
Keemilised omadused:
Happe-aluse omadused
SO2 on tüüpiline happeline oksiid.
1. leelistega, moodustades kahte tüüpi sooli: sulfiteid ja hüdrosulfite
2KOH+SO2 = K2SO3+H2O
KOH+SO2 = KHS03+H2O
2.aluseliste oksiididega
K 2 O+SO 2 = K 2 SO 3
3. veega tekib nõrk väävelhape
H 2 O + SO 2 = H 2 SO 3
Väävelhape esineb ainult lahuses ja on nõrk hape.
omab kõiki hapete üldisi omadusi.
4. kvalitatiivne reaktsioon sulfitioonile - SO 3 2 - mineraalhapete toime
Na 2 SO 3 +2HCl= 2Na 2 Cl+SO 2 +H 2 O põlenud väävli lõhn
Redoksi omadused
ORR-is võib see olla nii oksüdeerija kui ka redutseerija, kuna SO 2 -s oleva väävliaatomi vahepealne oksüdatsiooniaste on +4.
Oksüdeeriva ainena:
SO2 + 2H2S = 3S + 2H2S
Redutseerijana:
2SO 2 +O 2 = 2SO 3
Cl2 +SO2 +2H2O = H2SO4 +2HCl
2KMnO4 +5SO2 +2H2O = K2SO4 +2H2SO4 +2MnSO4
Vääveloksiid (VI) SO 3 (väävelanhüdriid)
Kviitung:
Vääveldioksiidi oksüdatsioon
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)
Füüsikalised omadused
Värvitu vedelik, temperatuuril alla 17 0 C muutub see valgeks kristalseks massiks. Termiliselt ebastabiilne ühend, laguneb täielikult temperatuuril 700 0 C. See lahustub hästi vees ja veevabas väävelhappes ning reageerib sellega, moodustades oleumi
SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 S 2 O 7
Keemilised omadused
Happe-aluse omadused
Tüüpiline happeoksiid.
1. leelistega, moodustades kahte tüüpi sooli: sulfaate ja hüdrosulfaate
2KOH+SO3 = K2SO4+H2O
KOH+SO3 = KHS04+H2O
2.aluseliste oksiididega
CaO + SO 2 = CaSO 4
3. veega
H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4
Redoksi omadused
Vääveloksiid (VI) on tugev oksüdeeriv aine, mis tavaliselt redutseeritakse SO2-ks
3SO3 + H2S = 4SO2 + H2O
Väävelhape H2SO4
Väävelhappe valmistamine
Tööstuses toodetakse hapet kontaktmeetodil:
1. püriidi põletamine
4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
2. SO 2 oksüdeerimine SO 3-ks
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)
3. SO 3 lahustamine väävelhappes
n SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3 (oleum)
H2SO4∙ n SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Füüsikalised omadused
H 2 SO 4 on raske õline vedelik, lõhnatu ja värvitu, hügroskoopne. See seguneb veega mis tahes vahekorras, kui kontsentreeritud väävelhape vees lahustatakse, eraldub suur kogus soojust, nii et see tuleb hoolikalt vette valada ja mitte vastupidi (kõigepealt vesi, siis hape, muidu juhtub suur häda; )
Väävelhappe lahust vees, mille H 2 SO 4 sisaldus on alla 70%, nimetatakse tavaliselt lahjendatud väävelhappeks, üle 70% - kontsentreeritud.
Keemilised omadused
Happe-alus
Lahjendatud väävelhappel on kõik tugevatele hapetele iseloomulikud omadused. Dissotsieerub vesilahuses:
H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2-
1. aluseliste oksiididega
MgO + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 O
2. põhjendusega
2NaOH +H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
3. sooladega
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (valge sade)
Kvalitatiivne reaktsioon sulfaadioonile SO 4 2-
Tänu oma kõrgemale keemistemperatuurile, võrreldes teiste hapetega, tõrjub väävelhape neid kuumutamisel sooladest välja:
NaCl + H2SO4 = HCl + NaHS04
Redoksi omadused
Lahjendatud H 2 SO 4-s on oksüdeerijateks H + ioonid ja kontsentreeritud H 2 SO 4-s on oksüdeerijateks SO 4 2 sulfaadiioonid.
Aktiivsusreas kuni vesiniku metallid lahustuvad lahjendatud väävelhappes, tekivad sulfaadid ja eraldub vesinik
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
Kontsentreeritud väävelhape on tugev oksüdeerija, eriti kuumutamisel. See oksüdeerib paljusid metalle, mittemetalle, anorgaanilisi ja orgaanilisi aineid.
H 2 SO 4 (k) oksüdeerija S +6
Aktiivsemate metallidega saab väävelhapet olenevalt kontsentratsioonist redutseerida mitmesugusteks toodeteks
Zn + 2H 2SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S + 4H2O
4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
Kontsentreeritud väävelhape oksüdeerib mõned mittemetallid (väävel, süsinik, fosfor jne), redutseerides vääveloksiidiks (IV)
S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O
C + 2H 2SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O
Koostoime mõnede keerukate ainetega
H2SO4 + 8HI = 4I2 + H2S + 4H2O
H2SO4 + 2HBr = Br2 + SO2 + 2H2O
Väävelhappe soolad
2 tüüpi sooli: sulfaadid ja hüdrosulfaadid
Väävelhappe sooladel on kõik soolade üldised omadused. Nende suhe soojusega on eriline. Aktiivsete metallide sulfaadid (Na, K, Ba) ei lagune isegi kuumutamisel üle 1000 0 C, vähemaktiivsete metallide soolad (Al, Fe, Cu) lagunevad ka vähesel kuumutamisel
Vääveloksiid (vääveldioksiid, vääveldioksiid, vääveldioksiid) on värvitu gaas, millel on tavatingimustes terav iseloomulik lõhn (sarnane põleva tiku lõhnaga). Rõhu all see toatemperatuuril veeldub. Vääveldioksiid lahustub vees ja moodustub ebastabiilne väävelhape. See aine lahustub ka väävelhappes ja etanoolis. See on üks peamisi komponente, mis moodustavad vulkaanilisi gaase.
1. Vääveldioksiid lahustub vees, mille tulemusena tekib väävelhape. Normaalsetes tingimustes on see reaktsioon pöörduv.
SO2 (vääveldioksiid) + H2O (vesi) = H2SO3 (väävelhape).
2. Leelistega moodustab vääveldioksiid sulfiteid. Näiteks: 2NaOH (naatriumhüdroksiid) + SO2 (vääveldioksiid) = Na2SO3 (naatriumsulfit) + H2O (vesi).
3. Vääveldioksiidi keemiline aktiivsus on üsna kõrge. Vääveldioksiidi redutseerivad omadused on kõige selgemad. Sellistes reaktsioonides suureneb väävli oksüdatsiooniaste. Näiteks: 1) SO2 (vääveldioksiid) + Br2 (broom) + 2H2O (vesi) = H2SO4 (väävelhape) + 2HBr (vesinikbromiid); 2) 2SO2 (vääveldioksiid) + O2 (hapnik) = 2SO3 (sulfit); 3) 5SO2 (vääveldioksiid) + 2KMnO4 (kaaliumpermanganaat) + 2H2O (vesi) = 2H2SO4 (väävelhape) + 2MnSO4 (mangaansulfaat) + K2SO4 (kaaliumsulfaat).
Viimane reaktsioon on näide kvalitatiivsest reaktsioonist SO2 ja SO3 suhtes. Lahus muutub lillaks.)
4. Tugevate redutseerivate ainete juuresolekul võib vääveldioksiid avaldada oksüdeerivaid omadusi. Näiteks väävli eraldamiseks heitgaasidest metallurgiatööstuses kasutavad nad vääveldioksiidi redutseerimist süsinikmonooksiidiga (CO): SO2 (vääveldioksiid) + 2CO (süsinikmonooksiid) = 2CO2 + S (väävel).
Samuti kasutatakse fosforhappe saamiseks selle aine oksüdeerivaid omadusi: PH3 (fosfiin) + SO2 (vääveldioksiid) = H3PO2 (fosforhape) + S (väävel).
Kus kasutatakse vääveldioksiidi?
Vääveldioksiidi kasutatakse peamiselt väävelhappe tootmiseks. Seda kasutatakse ka madala alkoholisisaldusega jookide (vein ja muud keskmise hinnaga joogid) tootmisel. Selle gaasi omaduse tõttu tappa erinevaid mikroorganisme kasutatakse seda ladude ja köögiviljapoodide fumigeerimiseks. Lisaks kasutatakse vääveloksiidi villa, siidi ja õlgede (need materjalid, mida ei saa klooriga pleegitada) pleegitamiseks. Laborites kasutatakse vääveldioksiidi lahustina ja erinevate vääveldioksiidi soolade saamiseks.
Füsioloogilised mõjud
Vääveldioksiidil on tugevad toksilised omadused. Mürgistuse sümptomiteks on köha, nohu, häälekähedus, omapärane maitse suus ja tugev kurguvalu. Vääveldioksiidi sissehingamisel suurtes kontsentratsioonides tekivad neelamis- ja lämbumisraskused, kõnehäired, iiveldus ja oksendamine ning võib tekkida äge kopsuturse.
Vääveldioksiidi MPC:
- siseruumides - 10 mg/m³;
- keskmine päevane maksimaalne ühekordne kokkupuude atmosfääriõhuga - 0,05 mg/m³.
Tundlikkus vääveldioksiidi suhtes on üksikisikute, taimede ja loomade lõikes erinev. Näiteks puudest on kõige vastupidavamad tamm ja kask ning kõige vähem vastupidavad kuusk ja mänd.
