Характеристика окислительно-восстановительных свойств серной кислоты. Получение тиосульфата натрия

Реакции получения тиосульфата натрия


Задача 866. 
Написать уравнение реакции получения тиосульфата натрия. Какова степень окисленности серы в этом соединении? Окислительные или восстановительные свойства проявляет тиосульфат-ион? Привести примеры реакций.
Решение:
Уравнения реакций получения тиосульфата натрия:
а) Водный раствор сульфита натрия кипятят в присутствии серы, а затем охлаждают, выделяется кристаллогидрат тиосульфата натрия:

 Na2SO3 + S + 5H2  Na2S2O3 . 5H2O.

Водный раствор сульфита натрия кипятят в присутствии серы, а затем охлаждают, выделяется кристаллогидрат тиосульфата натрия. 

б) Окисление полисульфидов кислородом воздуха:

2Na2S5 + 3O2   2Na2S2O3 +6S.

в) Получение тиосульфата натрия путём взаимодействия серы со щёлочью. Реакция протекает с одновременным окислением и восстановлением серы:

4S + 6NaOH ↔ Na2S2O3 + 2Na2S +3H2O.

г) Непосредственное взаимодействие сернистого ангидрида с сероводородом в щелочной среде. Для этого смесь обеих газов пропускают при сильном размешивании в раствор едкого натра до его нейтрализации, то образуется тиосульфат натрия:

4SO2 + 2H2S + 6NaOH   ↔  3Na2S2O3 + 5H2

Атомы серы, входящие в состав тиосульфатов имеют различную степень окисленности; у одного атома степень окисленности равна +4, у другого 0.Тиосульфат-ион S2O32- проявляет свойства восстановителя. Хлор, бром и другие сильные окислители окисляют его до сульфат-иона SO42-, например:
Взаимодействие тиосульфата натрия с хлором (при его избытке):

Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O  ↔  2H2SO4 + 2NaCl + 6HCl

Уравнения ионно-молекулярного баланса:

тиосульфат натрия

Ионно-молекулярное уравнение:

S2O32- + 4Cl20 + 5H2O  ↔  2SO42- + 8Cl- + 10H+

Молекулярная форма:

Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O  ↔  2H2SO4 + 2NaCl + 6HCll

В данной реакции тиосульфат натрия выступает в роли восстановителя, увеличивая степень окисления одного атома серы от 0 до +4, другого – от +4 до +6.
Под действием слабого окислителя тиосульфат натрия окисляется до соли тетратионовой кислоты H2S4O6
Взаимодействие тиосульфата натрия с йодом:

2 Na2S2O3 + I2   ↔   Na2S4O6 + 2NaI

Уравнения ионно-молекулярного баланса:

тиосульфат натрия

Ионно-молекулярное уравнение:

2S2O32- + I20  ↔  S4O62- + 2I

Молекулярная форма:

2Na2S2O3 + I2 ↔  Na2S4O6 + 2NaI

В данной реакции тиосульфат натрия выступает в роли восстановителя, увеличивая степень окисления одного атома серы от 0 до +4.  При нагревании свыше 200 0С тиосульфат натрия распадается по схеме:

4Na2S2O     3Na2SO4 + Na2S + 4S↓

При этом протекает реакция самоокисления-восстановления. 


Реакции серной кислоты

Задача 867. 
Составить уравнения реакций: а) концентрированной Н2SO4 с магнием и с серебром; б) разбавленной Н2SO4 с железом.
Решение:
а) 4Mg + 5Н2SO4(конц.) → 4MgSO4 + H2S↑) + 4H2O;
б) 2Ag + 2Н2SO (конц.) → Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O;
в) Fe + Н2SO4(разб.) → FeSO4 + H2↑.


Задача 868. 
Сколько граммов серной кислоты необходимо для растворения 50 г ртути? Сколько из них пойдет на окисление ртути? Можно ли для растворения ртути взять разбавленную серную кислоту?
Решение:
Уравнение реакции:

тиосульфат натрия

Уравнения ионно-молекулярного баланса:

тиосульфат натрия

Ионно-молекулярное уравнение:

Hg + SO42- + 4H+ ↔ Hg2+ + SO2 +  2H2O

Из уравнений окисления-восстановления следует, что на окисление 1 моль Hg затрачивается 1 моль H2SO4, следовательно,

200,5 : 98 = 50 :  х;   х = (98 . 50)/200,5 = 24,44 г.

Находим массу H2SO4 из пропорции:

200,5 : (2 . 98) = 50 : х;   х = (2 . 98 . 50)/200,5 = 48,88 г.

Ответ: 48,88 г; 24,44 г. Ртуть стоит в ряду напряжений после водорода – поэтому разбавленная серная кислота не действует на ртуть. Следовательно, для растворения ртути нужно взять концентрированную серную кислоту.


Задача 869. 
Одинаковое ли количество серной кислоты потребуется для растворения 40 г никеля, если в одном случае взять концентрированную кислоту, а в другом разбавленную? Какая масса серной кислоты пойдет на окисление никеля в каждом случае?
Решение:
Уравнения реакций:

а) Ni + 2H2SO4(конц.) → NiSO4 + SO2↑ + 2H2O;
б) Ni + H2SO4(разб.) → NiSO4 + Н2↑.

тиосульфат натрия

Рассчитаем массу концентрированной серной кислоты идущую на окисление 40 г никеля из пропорции:

58,7 : (2 . 98) = 40 : х;  х = (2 . 98 . 40)/58,7 = 133,56, г.

Теперь рассчитаем массу разбавленной серной кислоты идущую на окисление 40 г никеля из пропорции:

58,7 : 98 = 40 : х;  х = (98 . 40)/58,7 = 66,78 г.

Ответ: 133,56 г; 66,78 г. На окисление никеля расходуется одинаковое количество серной кислоты.