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刘怀乐:卤素与氢硫酸如何反应?
作者:刘怀乐等    文章来源:《化学教学》2002年6月    点击数:    更新时间:2007-11-16

氢硫酸中的硫可以被氯水、溴水和碘水置换出来:H2S+X2=2HX+S↓。以氯水为例,以下几个问题值得研究:

(1)Cl2与氢硫酸反应生成的S,这S还能进一步跟氯水反应吗?

(2)Cl2与氢硫酸反应生成S,这SCl2氧化生成的,还是HClO氧化生成的?如果是前者,H2S+Cl2=2HCl+S的反应成立;如果是后者,H2S+HClO=H2O+HCl+S的反应成立。当然,也可能两个反应同时发生。

(3)Cl2与氢硫酸反应,无论氯水是多是少,除生成S以外都可以检验出SO42-,这SO42-H2SCl2氧化生成的,还是H2SHClO氧化生成的?如果是前者,H2S+4Cl2+4H2O=H2SO4+8HCl的反应成立;如果是后者,H2S+4HClO=H2SO4+4HCl的反应成立。当然,也可能是两个反应同时发生。

(4)Cl2与氢硫酸反应生成的SO42-可否是反应生成的S与氯水(Cl2HClO)反应生成的?或者说下列两个反应方程式是否都符合实际。

S+4H2O+3Cl2=H2SO4+6HCl

S+H2O+3HClO=H2SO4+3HCl

(5)如果说反应生成的S可被氯水氧化成SO42-,那用普通试剂升华硫可否被氯水氧化成硫酸(H2SO4)?如果能,问题(4)将得到有力的证明。

(6)卤素与氢硫酸的置换反应实验现象(析出S),为什么用碘水比用溴水、氯水都要好?

下面是我们的实验探索设计及其基本认识。

(1)三个试管里都注入4mL5mL饱和氢硫酸溶液,分别加饱和氯水23滴、1mL2mL4mL5mL(已过量)振荡后静置观察:第一个试管无明显变化,第二个试管明显浑浊(析出S),第三个试管明显浑浊后又慢慢变澄清。当在三个试管中再次滴入用稀HNO3(110)酸化了的BaCl2溶液时,第一个试管中出现白色浑的现象,表明H2S一步氧化成SO42-的可能性是存在的;第二个试管中生成较多的白色沉淀,表明H2S——SH2S——H2SO4这两个反应是平行发生的;第三个试管也有白色沉淀,表明S和氯水反应生成H2SO4的反应是明显的。

(2)试管中注入2mL3mL酒精,加入绿豆大小堆量的升华S粉,微热、振荡促其溶解,稍后将这种S的酒精溶液倒入盛有2/3试管体积的水中,因改换溶剂S在水中析出形成乳白色的水溶胶。把这种水溶胶平均分装在两支试管中实验:一支试管中加入过量的氯水,另一个试管中通入氯气,一两分钟之内两个试管中的S溶胶都全部溶解成无色溶液,当滴入BaCl2溶液时,都析出大量白色BaSO4沉淀。

由此可见,无论是氯水与氢硫酸反应生成的S,或是试剂升华S,氯水都能将它氧化成H2SO4

(3)三个试管中都加入4mL5mL饱和H2S溶液,分别滴入稍过量的氯水、Br2I2(从溶液的颜色判断),发现反应生成的S呈现的浑浊度是逐渐增大;将溶液澄清过滤,滴入BaCl2溶液生成BaSO4呈现的浑浊度又是逐渐减小。

实验结果使我们有如下的认识:卤素(Cl2Br2I2)跟氢硫酸的反应是十分相似的;但是,活泼的卤素(Cl2)H2S氧化成高价态(SO42-)的趋势大于氧化成低价态(S)的趋势;不活泼素(I2)H2S氧化成低价态(S)的趋势大于氧化成高价态(SO42-)的趋势;X2与氢硫酸发生H2S——SH2S——SO42-,是两种同时发生各自又有显著不同趋势的平行反应。

(本文摘自:对于氢硫酸还原性实验教学中几个问题的思考,《化学教学》20026月。作者:朱华英,刘怀乐)

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