Соединения со степенью окисления серы +4

Сте­пень окис­ле­ния +4 сера про­яв­ля­ет в ди­ок­си­де серы SO₂, в со­от­вет­ству­ю­щей ему сер­ни­стой кис­ло­те Н₂SO₃ и в ее солях – суль­фи­тах.

Оксид серы(IV) SO₂ (ди­ок­сид серы) пред­став­ля­ет собой га­зо­об­раз­ное ве­ще­ство с рез­ким за­па­хом. Ди­ок­сид серы спо­со­бен обес­цве­чи­вать неко­то­рые кра­си­те­ли, по­это­му ис­поль­зу­ет­ся для от­бе­ли­ва­ния бу­ма­ги. Ди­ок­сид серы яв­ля­ет­ся кис­лот­ным ок­си­дом. Он спо­со­бен ре­а­ги­ро­вать со ще­ло­ча­ми. В ре­зуль­та­те об­ра­зу­ют­ся соли – суль­фи­ты. На­при­мер, рас­твор гид­рок­си­да калия по­гло­ща­ет ди­ок­сид серы:

SO₂ + 2KOH = K₂SO₃ + Н₂О

Ди­ок­сид серы может быть окис­лен до три­ок­си­да серы SO₃. Эта об­ра­ти­мая эк­зо­тер­ми­че­ская ре­ак­ция уско­ря­ет­ся ка­та­ли­за­то­ром на ос­но­ве пен­та­ок­си­да ва­на­дия V₂O₅.

2SO₂ + O₂ = 2SO₃ + Q

Рас­твор ди­ок­си­да серы в воде часто на­зы­ва­ют сер­ни­стой кис­ло­той, хотя ве­ще­ства со­ста­ва H₂SO₃ не об­на­ру­же­но. Оксид серы (IV) об­ра­ти­мо вза­и­мо­дей­ству­ет с водой:

SO₂ + H₂O ↔ H⁺ + HSO₃^-

Дис­со­ци­а­ция по вто­рой сту­пе­ни про­те­ка­ет в мень­шей сте­пе­ни:

HSO₃^- ↔ H⁺ + SO₃^2-

Суль­фи­ты ре­а­ги­ру­ют с кис­ло­та­ми с об­ра­зо­ва­ни­ем ди­ок­си­да серы:

K₂SO₃ + 2НСl = SO₂↑ + 2KCl + Н₂О

Эта ре­ак­ция ион­но­го об­ме­на про­те­ка­ет до конца вслед­ствие того, что об­ра­зу­ет­ся ди­ок­сид серы, ко­то­рый ухо­дит из сферы ре­ак­ции.

Соединения со степенью окисления серы +6

Сера про­яв­ля­ет выс­шую сте­пень окис­ле­ния +6 в ок­си­де серы(VI) SO₃, сер­ной кис­ло­те – H₂SO₄, и в ее солях – суль­фа­тах.

Оксид серы (VI) SO₃ пред­став­ля­ет собой бес­цвет­ное кри­стал­ли­че­ское ве­ще­ство, ко­то­рое пла­вит­ся уже при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре и кипит при тем­пе­ра­ту­ре +45 °С.

Оксид серы (VI) ре­а­ги­ру­ет с водой. При этом об­ра­зу­ет­ся сер­ная кис­ло­та:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄ + Q

В связи с этим оксид серы еще на­зы­ва­ет­ся сер­ный ан­гид­рид.

Как ти­пич­ный кис­лот­ный оксид, он ре­а­ги­ру­ет со ще­ло­ча­ми, на­при­мер с гид­рок­си­дом на­трия:

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

Для раз­бав­лен­ной сер­ной кис­ло­ты ха­рак­тер­ны все общие свой­ства кис­лот. Она из­ме­ня­ет цвет ин­ди­ка­то­ров, ре­а­ги­ру­ет с ме­тал­ла­ми, сто­я­щи­ми в ряду ак­тив­но­сти левее во­до­ро­да, с ос­нов­ны­ми ок­си­да­ми и ос­но­ва­ни­я­ми.

Кон­цен­три­ро­ван­ная сер­ная кис­ло­та – тя­же­лая бес­цвет­ная мас­ля­ни­стая жид­кость, име­ю­щая несколь­ко осо­бых хи­ми­че­ских свойств. Кон­цен­три­ро­ван­ная сер­ная кис­ло­та – силь­ный окис­ли­тель за счет серы, со­дер­жа­щей­ся в кис­лот­ном остат­ке. На­при­мер, она спо­соб­на ре­а­ги­ро­вать с медью:

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Кон­цен­три­ро­ван­ная сер­ная кис­ло­та при обыч­ной тем­пе­ра­ту­ре не ре­а­ги­ру­ет с же­ле­зом, алю­ми­ни­ем и неко­то­ры­ми дру­ги­ми ме­тал­ла­ми. Дело в том, что алю­ми­ний и же­ле­зо по­кры­ты проч­ны­ми ок­сид­ны­ми плен­ка­ми, ко­то­рые пре­пят­ству­ют их вза­и­мо­дей­ствию с кис­ло­той. Это яв­ле­ние на­зы­ва­ет­ся пас­си­ва­ция.

Кон­цен­три­ро­ван­ная сер­ная кис­ло­та обуг­ли­ва­ет сахар и дре­ве­си­ну, а также спо­соб­на окис­лять и неме­тал­лы, на­при­мер, при на­гре­ва­нии она ре­а­ги­ру­ет с углем:

2H₂SO₄ + C = 2SO₂ + CO₂ + 2H₂O

Рас­по­зна­ва­ние сер­ной кис­ло­ты и ее солей – суль­фа­тов, можно про­ве­сти с по­мо­щью ре­ак­ции с хло­ри­дом бария (рис. 1).

Рис. 1. Сер­ная кис­ло­та и ее соли об­ра­зу­ют с хло­ри­дом бария белый оса­док

Сер­ная кис­ло­та и ее рас­тво­ри­мые в воде соли ре­а­ги­ру­ют с рас­тво­ри­мы­ми со­ля­ми бария, об­ра­зуя белый оса­док суль­фа­та бария:

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓