硫的物理化學實驗反應研究

2020-12-05 999化工商城

硫的元素符號是S,原子量是32,硫的物理性質硫通常稱做硫黃,是一種淡黃色的晶體,在實驗室裡,平常我們可以見到兩種不同形狀的硫:一種是黃色粉末狀的,稱做「硫華;另一種是淡黃色棒狀的,稱做「硫棒」,很脆,容易把它敲成碎塊,或者研成粉末.硫具有八面體形的結晶,它的外形好象是由兩個四面稜錐體的底面合在一起而形成的(圖21)。

把硫粉溶解在二硫化碳(CS2)液體裡,再把少許這種硫的二硫化碳溶液倒在玻璃上或蒸發皿裡,讓溶劑二硫化碳緩慢地蒸發乾,就可看看到到有許多細小的硫的結品留存在玻璃上或蒸發皿裡.用一個一般的放大就能很清楚地看到硫的八面體的晶形.如果沒有放大鏡,也可可以用一個盛水的圓底燒瓶來觀察這些結晶(圖2·2),它具有同放大鏡相同的效能。

硫在加熱時會發生一系列有趣的變化:在試管裡加進硫粉約半管,加熱到113°C左右,硫就熔化成容易流動的深黃色的液體.繼續加熱,嫆化的硫就逐漸變得粘稠起來,顫色也開始變成暗棕色.當加熱到200~250°C時,熔硫的粘性最大,即使把試管倒轉豎直,也不會流出來,但當繼續加熱時,熔硫又開始從粘稠轉成稀薄,到300C時,重又恢復成容易流動的液體.溫度升高至444.6"C,熔硫開始沸騰而產生橙黃色的

蒸氣,這種蒸氣遇冷能不經液態而直接凝成硫的很小的晶形粉末,凝聚在試管上部的內壁上,就是硫華.

硫的比重是2.07克/釐米3,約是相同體積的水重量的兩倍.它不溶於水,但容易溶解在二硫化碳裡硫的化學性質硫的化學性質在許多方面和氧相似,只是不如氧活潑.硫也很容易跟氫氣、幾乎所有的金屬(金和鉑除外)以及某些非金屬直接化合,但化合時反應常不如氧那樣

劇烈.例如硫的蒸氣在高溫時能跟氫氣直接化合生成硫化氫(H2S)氣體:

S+h2=加熱=H2S

(硫蒸氣)

但這個反應不象氧氣眼氣化合時那樣會產中,反出的熱量也運比氫、氧化合時為少(生成1克分子硫化氫這個反及出4.8千卡的熱量,但氧氫生成1克分子水菌氣時,要數出57,8千卡的量)。

在燒瓶或試管加人硫粉,加熱到硫沸騰,然後通人氫氣(看圖),在成試的導管口處能可P化氧所特有的味(和腐敗雞蛋發出的臭味相似,如果用一張蘸過鉛鹽(如硝酸鉛)溶液的紙放在導管口,紙立刻變黑(因為生成了黑色的的硫化鉛的緣故)。

硫跟金屬直接化合後生成金屬的硫化1物(相當於金屬跟氧化合成後生成的金屬氧化物)。分別生成硫化銀和硫化汞反應的化學方程式:

2ag+S=Ag2S

硫化銀

Hg+S=Hgs

硫化汞

用溼布蘸一些硫粉摩擦銀器,不久,銀器表面就的薄有黑色的硫化銀層生成,把潮溼的硫粉和汞一同放在研缽裡研磨,不久,就變成黑成硫化汞粉末。

銅、鐵、鋁、鋅等金屬,在加熱條件下,也都能跟硫直接化合,生成相應的硫化物:

2Cu+S=加熱=Cu2S

硫化亞銅

Fe +s=加熱=Fes

硫化亞鐵

2A1+3S=加熱=Al2S3

硫化鋁

Zn+S=加熱=zNs

硫化鋅

把硫粉和純淨鐵粉混和後堆在石棉布上,另用玻棒一根,先把它的一端在酒精燈上燒至紅熱,然後迅速插入混和粉堆的中心,在和玻格接觸處混和物首先發生反應,並迅速擴展到整個粉堆,發火燃燒.混和物在反應後變成塊狀的黑褐色的硫化亞鐵。

硫也能跟某些非金屬象碳、磷、氯等直接化合.例如,硫跟碳在高溫時能夠直接化合生成二硫化碳(這個反應相當於氧跟碳化合生成二氧化碳):

2S+c=高溫=CS2

此外,硫還能跟氧相互化合.在講氧氣化學性質,已經講過硫在空氣或純氧裡都能燃燒,生成一種無色的、有刺激性的氣體,叫做二氧化硫

硫在空氣或純氧裡燃燒時,除生成二氧化硫氣體外,同時還有極少量的三氧化硫生成.硫跟氧反應的化學方程式是:

S+02=SO2

二氧化硫

2S+302=2SO3

三氧化硫

從這兩種硫的氧化物的分子式可以看出:在二氧化硫的分子裡硫是4價;在三氧化硫的分子裡硫是6價這是硫在一切化合物裡的最高化合價。

在自然界的存在硫和氧一樣,在自然界裡有以海離態存在(稱做天然硫)的,也有以化合狀態存在的天然硫存在於火山附近及地球上其他各處,我國也有不少地方有天然硫的礦天然大部認在巖石裡,理在地下深處,開採硫礦,現在都用一種由三個組細不同的同心管組成的特種套管,從地面直通至硫的礦層.在外和1中管之間的網裡通入過熱達160C的3→水①,當它進到硫層時,就把硫熔化(硫的溶點約118C),熔的破集在外管的下.再由內管通入壓縮的熱空氣,使熔題的硫成為泡狀物質,經由內管和中言之間的道路出地面(圖2-4),流至特設的容器內,逐漸凝固。

自然界裡化合態的硫主要存在於各種含硫的礦物中,其中最重要的是金屬的硫化物礦,例如:黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(C2uS.Fe2S3)、方鉛礦(PBS)、辰砂(HgS)等,此外,

還存在於各種硫酸鹽的礦物中,例如:石膏(CaSO4:2H2O)、重晶石(Baso4)等。

我國硫化物礦的產地很廣,產量也很豐富,一般生產的硫,主要是由黃鐵礦製得的。

從黃鐵礦制硫的方法是:先把礦石搗碎(黃鐵礦很脆,容易搗碎),放進爐子裡加熱,並通入有有限量的空氣,爐子裡一部分礦石燃燒時放出的熱,使其餘的礦石分解,發生如下的反應:

Fes2=加熱=FeS+S

這個反應裡產生的硫蒸氣,經冷卻後,就可製得硫華或硫塊。

硫的化合物還常存在於火山噴發出的氣體中,也含於某些礦泉中,另外,硫是組成某些蛋白質分子的成分之一,因此,它是動植物生活的必需的元素.在土壤裡,通常都含有硫的化合物供植物攝取硫的用途游離態的硫有著十分廣泛的用途.硫華可以用來撲滅農業害蟲,特別是用於葡萄園和棉田中.例如把硫粉撒在植物上來滅絕葡蚜(葡萄園的害蟲)以及各種黴菌等.用硫華、生石灰和水熬煮而成的石灰硫黃合劑①,可以用來防止棉花的害蟲紅蜘蛛和棉花的葉斑病等.,在橡膠工業中,大量的硫用於橡膠的「硫化」②,天然的或人造的橡膠經硫化後,質量就大為提高.另外,硫還可以用來製造黑火藥、火柴、二硫化碳以及其他許多重要產品.硫也可以用來製造硫酸.在醫藥上,硫主要用來做殺滅疥蟲的軟膏(稱做「硫黃軟膏」)。

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