实验十五过氧化氢及硫的化合物.doc

实验十五 过氧化氢及硫的化合物一、实验目的1．掌握过氧化氢的氧化性和还原性2．了解金属硫化物的溶解性的一般规律3．掌握硫化氢、亚硫酸及其盐、硫代硫酸盐的还原性、过二硫酸盐的氧化性4．熟悉S2-、SO32-、S2O32-的鉴定方法二、实验原理过氧化氢中的氧，其氧化值是-1，处于氧元素的中间氧化态所以，过氧化氢既具有氧化性，又具有还原性，其氧化性较为常见还可发生歧化反应，因为无论在酸性还是碱性介质中，H2O2在左边的电势值总是小于右边的电势，但其歧化反应的速率不大：H2O2+2I-+2H+→I2+2H2O3H2O2+2Cr(OH)3+4OH-→2CrO42-+8H2O5H2O2+2MnO4-+6H+→5O2↑+2Mn2++8H2O5H2O2+2IO3-+2H+→2O2+I2+6H2O2H2O2→2H2O+O2↑过氧化氢在酸性溶液中，能与重铬酸钾反应，生成蓝色的过氧化CrO5：4H2O2+Cr2O72-+2H+→2CrO5+5H2O4CrO5+12H+→4Cr3++6H2O+7O2↑由以上反应可知，CrO5常温下在水中很不稳定，在乙醚中才稍稳定，易分解成Cr3+和O2利用这个反应可鉴别H2O2，并且也可利用这个反应来鉴别Cr2O72-和CrO42-的存在。

硫化氢稍溶于水，是常用的较强的还原剂H2S的水溶液在空气中易于被空气中的氧氧化析出硫：2H2S+O2→2S↓+2H2O硫化氢能和多种金属离子作用，生成不同颜色和不同溶解性的硫化物根据溶度积规则，只有当离子积小于溶度积时，沉淀才能溶解故此，针对不同金属硫化物，要使其溶解，一种方法是提高溶液的酸度，抑制H2S的离解；另一种方法是采用氧化剂，将S2-氧化，以使沉淀溶解例如：白色的ZnS溶于稀酸，黄色的CdS溶于较浓的盐酸，黑色的CuS、Ag2S溶于硝酸，而黑色的HgS需要在王水中才能溶解S2-能和稀酸作用产生H2S气体可以根据产生的H2S具有特殊的臭鸡蛋味或其能使Pb(AC)2试纸变黑的现象来检测出S2-，此外，在弱碱条件下S2-能与Na2[Fe(CN)5NO]（亚硝酞五氰合铁酸钠）作用，生成紫红色配合物，利用这一特征反应可鉴定S2-：S2-+[Fe(CN)5NO]2-→[Fe(CN)5NOS]4-SO2溶于水生成H2SO3，H2SO3及其盐常作为还原剂但遇到比其强的还原剂时，也可作氧化剂：H2SO3+I2+H2O→SO42-+2I-+4H+5SO32-+2MnO4-+6H+→5SO42-+2Mn2++3H2OH2SO3+2H2S→3S↓+3H2OSO32-能与Na2[Fe(CN)5NO]反应生成红色配合物，加入硫酸锌的饱和溶液和K4[Fe(CN)6]溶液后，可使红色显著加深。

利用这个反应可以鉴定SO32-的存在H2S2O3不稳定，易分解为S和SO2，其反应为：H2S2O3→H2O+S↓+SO2↑而Na2S2O3稳定，且是较强的还原剂，能将I2还原为I-，本身被氧化为连四硫酸钠，其反应为：2Na2S2O3+I2→Na2S4O6+2NaI该反应是定量进行的，在分析化学上用于碘量法测定S2O32-与Ag+生成白色Ag2S2O3沉淀，随后Ag2S2O3在发生水解过程中迅速出现一系列层次可辨的颜色变化，即白→黄→棕，最终成为黑色的Ag2S沉淀：2AgNO3+Na2S2O3→Ag2S2O3↓+2NaNO3Ag2S2O3+H2O→Ag2S↓+H2SO4利用这一特征可鉴别S2O32-的存在若S2-、SO32-、S2O32-同时存在，可先除去对鉴别其他两种离子有干扰的S2-，然后再分别鉴定即可过硫酸盐如过二硫酸钾K2S2O8在酸性介质中具有强氧化性，其可发生以下反应：5K2S2O8+2MnSO4+8H2O5K2SO4+2HMnO4+7H2SO4三、仪器和药品仪器：点滴板，离心机固体：FeSO4·7H2O，MnO2，KBrO3，KClO3，Na2S·9H2O，Na2SO3·7H2O，Na2SO4·10H2O，Na2S2O3·5H2O，K2S2O8，KIO3；酸：HCl （2 mol·L-1，6 mol·L-1，浓），HNO3（6mol·L-1，浓）， H2SO4（2 mol·L-1)，H2S（饱和溶液）；碱：NaOH （2mol·L-1），NH3·H2O（2mol·L-1）；盐：CrCl3（0.1mol·L-1），KI（0.1mol·L-1），KMnO4（0.01mol·L-1），K2CrO4（0.1mol·L-1），K2Cr2O7 （0.1mol·L-1），K2[Fe(CN)6] （0.1mol·L-1），NaCl（0.1mol·L-1），ZnSO4（0.1mol·L-1，饱和溶液），CdSO4（0.1mol·L-1），CuSO4（0.1mol·L-1），Hg(NO3)2（0.1mol·L-1），Na2S（0.1mol·L-1），FeCl3（0.1mol·L-1），AgNO3（0.1mol·L-1），Na2SO3（0.1mol·L-1），MnSO4（0.01mol·L-1），Na2[Fe(CN)5NO]（质量分数1%），Pb(Ac)2（0.1mol·L-1），Na2S2O3（0.1mol·L-1），KBrO3（0.1mol·L-1）；其他：H2O2（质量分数为3% )，淀粉溶液，氯水，溴水，碘水（0.01mol·L-1），KI—淀粉试纸，滤纸条，乙醚，品红试液。

四、实验内容（一）参考标准电极电势表，自行设计实验，证明H2O2具有氧化性和还原性要求：（1）分别以1～2个实验来证明H2O2的氧化性和还原性2）尽可能在本实验所提供的药品中选择所需的有关试剂3）所作实验应有明显的现象产生提示：含氧酸盐在酸性介质中可视为含氧酸二） H2O2的鉴定1．取浓度为0.1mol·L-1K2Cr2O7溶液2滴，加入3％的H2O2溶液3～4滴和10滴乙醚，然后慢慢滴加浓度6mol·L-1 HNO3，振荡试管，在乙醚层有蓝色出现，表示有H2O2存在2．用K2CrO4代替K2Cr2O7，重复以上实验，解释H2O2在反应中的作用，写出反应方程式三）硫化物的溶解性1．在5支小试管中，分别加入0.1mol·L-1的NaCl、ZnSO4、CuSO4、CdSO4、Hg(NO3)2 溶液各5滴，再各加入1mL 饱和H2S溶液，观察并记录现象2．将有沉淀的试管离心分离后，弃去清液，于沉淀试管中各加入2 mol·L-1 HCl适量，振荡之，观察并记录实验现象3．用6mol·L-1HCl代替2mol·L-1重复上述操作，观察并记录实验现象4．将有沉淀的试管离心，弃清液，用2mL水洗涤沉淀一次，再离心，弃洗涤液，然后各加入浓HNO3适量，且试管要在振荡下适当加热，观察记录实验现象。

5．重复4的操作，以王水取代浓HNO3，观察记录实验现象注意：实验2～5，特别是4、5，应在通风橱中进行记录与讨论：① 生成的硫化物是否都沉淀② 相应各硫化物的颜色③ 将实验中硫化物颜色和溶解度变化与教材中内容进行比较④ 根据相应的硫化物溶度积大小，得出相应硫化物溶解时需要不同的溶剂及不同浓度的一般规律，并写出相应的化学反应方程式四）参考标准电极电势表，自行设计实验，证明H2S、S2-、SO32-、S2O32-具有还原性具体要求如下：（1）各以l～2个实验，证明其具有还原性2）尽可能在本实验提供的药品中选择所需试剂3）所作实验应有现象变化产生，可证明其具有还原性五） H2SO4、S2O82-的氧化性1．取0.1mol·L-1的Na2SO3溶液5滴，加入2mol·L-1 H2SO4溶液2～3滴酸化，然后逐滴加入H2S饱和溶液，观察、记录现象，写出反应方程式2．取0.1mol·L-1KI溶液5滴，加入2mol·L-1 H2SO4溶液2～3滴酸化，然后加入少许K2S2O8固体，振荡试管，观察现象，写出反应方程式3．在10滴蒸馏水中，加入l～2 滴2mol·L-1 H2SO4溶液酸化，然后依次加入0.01 mol·L-1MnSO4溶液2滴和0.lmol·L-1 AgNO3溶液1滴，混合均匀后，加人少量的K2S2O8固体并微热，观察、记录现象，写出反应方程式。

由上述实验现象，对H2SO3、K2S2O8的性质得出结论六）S2-、SO32-、S2O32-离子的鉴定1．S2-的鉴定（1）在点滴板上滴1滴0.1mol·L-1的含S2-溶液，再加人质量分数l％的Na2[Fe(CN)3NO]溶液1滴，试液中出现红紫色，表示有S2-存在注意：试剂呈碱性时，才有颜色出现，如为酸性，则要加2mol·L-1氨水1～2滴，以改变其酸度2）取0.1mol·L-1Na2S溶液10滴加人试管中，再加入2mol·L-1HCl溶液5滴，将湿的Pb(Ac)2试纸盖在试管口上，将试管在小火上微热，试纸上有黑斑出现，表示有S2-存在．写出反应方程式2．SO32-的鉴定在点滴板上滴2滴饱和ZnSO4溶液，加入新配的0.1 mol·L-1K4[Fe(CN)6]溶液l滴和前述新配的Na2[Fe(CN)5NO]溶液1滴，再加入含SO32-溶液l滴，用玻璃棒搅匀出现红色沉淀表示有SO32-存在注意：酸性条件会使红色消失或不明显，此时可加入2mol·L-1氨水l～2 滴3．S2O32-的鉴定在点滴板上滴l 滴0.1mol·L-1的Na2S2O3溶液，再加入0.1 mol·L-1AgNO3溶液1～2滴，即有白色沉淀出现。

观察沉淀颜色的变化4．用最简单的方法鉴别下列四种固体物质实验室有A 、B 、C 、D 四种没有标签的固体物质，但是知道它们分别是Na2S、Na2SO3、Na2SO4、Na2S2O3请用最简单的方法将它们鉴别出来要求：（1）设计并写好区别上列物质的实验操作步骤2）通过明显、可靠的实验现象，以准确的论据推断出A 、B 、C 、D 各为何物质五、思考题1．针对自行设计的实验内容，查阅参考资料，写出实验操作步骤，注明其反应条件和相应的反应方程式2．H2O2既有氧化性，又有还原性，介质对它的这种性质有何影响？3．根据溶解性的不同，金属硫化物大体可分为几类？4．H2SO3和Na2S2O3都既有还原性，又有氧化性，对这两种物质来说，哪个性质是主要的？5．试验K2S2O8氧化Mn2+时，为什么要加入AgNO3? 6．S2-、SO32-、S2O32-、SO42-这四种离子是否可以共存？再加入S2O82-，又会怎样？。