Введение

Сера — неметалл VI группы Периодической системы, который проявляет разнообразные химические свойства, включая способность образовывать кислородосодержащие соединения. Эти соединения играют важную роль в химической промышленности, металлургии, экологии и биохимии. К ним относятся:

• Оксиды серы (SO₂, SO₃, S₇O₁₅ и др.)
• Серные кислоты (H₂SO₄, H₂SO₃, H₂S₂O₇ и др.)
• Соли серных кислот (сульфаты, гидросульфаты, пиросульфаты)

Изучение кислородосодержащих соединений серы позволяет понять закономерности окислительно-восстановительных процессов, кислотно-основных свойств и промышленного применения.

---

1. Оксиды серы

1.1 Типы оксидов

Сера образует оксиды с разной степенью окисления:

---

1.2 Свойства оксидов

Физические свойства

• SO₂ — бесцветный газ с резким запахом; растворим в воде, образует слабую кислоту (H₂SO₃)
• SO₃ — белое кристаллическое вещество, сильно гигроскопично; при растворении в воде образует концентрированную серную кислоту
• Многомолекулярные оксиды (S₇O₁₅) — твёрдые вещества

Химические свойства

1. Растворение в воде:

​

2. Окислительно-восстановительные реакции:

• SO₂ — восстановитель:

​

• SO₃ — сильный кислотный агент, не проявляет восстановительных свойств.

3. Реакции с основными оксидами и гидроксидами:

---

1.3 Получение оксидов серы

1. SO₂ — сжигание серы:

​

2. SO₃ — каталитическое окисление SO₂ (процесс контактный, катализатор: V₂O₅):

​

---

2. Серные кислоты

Серные кислоты — кислородосодержащие соединения серы, образованные гидратацией оксидов. К ним относятся:

---

2.1 Свойства серных кислот

Физические свойства

• H₂SO₄ — бесцветная, вязкая жидкость, гигроскопична
• H₂SO₃ — слабая кислота, нестойкая, легко разлагается
• Пиросерная кислота (H₂S₂O₇) — вязкая жидкость, реагирует с водой с образованием H₂SO₄

Химические свойства

1. Кислотные свойства:

• Двуосновные кислоты: диссоциируют на два этапа:

​

2. Окислительные свойства:

• Концентрированная H₂SO₄ — сильный окислитель:

3. Реакции с металлами и солями:

• Реагирует с активными металлами с выделением водорода:

• Образует с солями и щелочами сульфаты:

---

2.2 Получение серной кислоты

1. Контактный метод:

• S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄
• Катализатор: V₂O₅

2. Из сульфитов:

---

2.3 Соли серной кислоты

• Сульфаты: Na₂SO₄, CuSO₄, FeSO₄
• Гидросульфаты: NaHSO₄, KHSO₄
• Пиросульфаты: K₂S₂O₇

Свойства сульфатов

1. Растворимые и нерастворимые: BaSO₄ — практически нерастворим.
2. Реакции обмена с другими солями и кислотами:

---

3. Химические реакции кислородосодержащих соединений серы

1. Окисление и восстановление:

​

2. С гидроксидами:

3. Термическое разложение:

​

4. С металлами:

---

4. Практическое применение

---

5. Решение задач

Пример 1: Получение H₂SO₄

Задача: Сколько серного ангидрида (SO₃) требуется для получения 98 г H₂SO₄?

Решение:

​

Молярные массы: H₂SO₄ = 98 г/моль, SO₃ = 80 г/моль

1 моль H₂SO₄ ← 1 моль SO₃ → 80 г SO₃

Для 98 г H₂SO₄: 80 × 98 / 98 = 80 г SO₃

---

Пример 2: Реакция с гидроксидом

Задача: Сколько NaOH необходимо для нейтрализации 64 г SO₂?

• Молярные массы: SO₂ = 64 г/моль, NaOH = 40 г/моль

1 моль SO₂ → 2 моль NaOH → 2 × 40 = 80 г NaOH

64 г SO₂ = 1 моль → 80 г NaOH

---

Вопросы для самопроверки

Теоретические

1. Какие оксиды серы вы знаете?

2. Как получают серную кислоту промышленно?

3. Чем отличаются H₂SO₄ и H₂SO₃?

4. Приведите примеры реакций сульфитов с кислотами.

5. Какие соли серных кислот существуют?

Практические

1. Напишите уравнение реакции SO₂ с NaOH.
2. Рассчитайте массу SO₃, необходимую для получения 196 г H₂SO₄.
3. Составьте уравнение разложения H₂SO₃.
4. Напишите реакцию нейтрализации H₂SO₄ гидроксидом калия.
5. Определите продукты реакции BaCl₂ + H₂SO₄.