关于硫磺与汞反应的探讨.doc

关于硫磺与汞反应的探讨湖州中学 皇甫莹一、问题的提出在普通高中课程标准实验教科书化学1必修（苏教版，第4版）第94页“交流与讨论”栏目第2题第1小题中提到：“汞与硫磺在常温下化合生成硫化汞（HgS），因此，实验室常将硫磺撒在汞的表面，以除去不慎洒落的汞同时，笔者在查阅其他版本教科书是发现，大多数教科书都说要在Hg滴上撒上硫磺粉末，等四五个小时待其反应，生成没有毒性的HgS，然后再做进一步处理二、问题的讨论对于反应 Hg(l)+S(s)  HgS(s), rH≠ (298K)=-58.2KJ/mol (1) 从热力学上讲，这个反应是可以自发进行的且根据该反应的吉布斯自由能rG ≠ (298K)=-50.6KJ/mol计算反应平衡常数K(298K)=7.5×10 8，可见该反应可以进行得很彻底因为在热力学所研究的变量中，没有时间的概念，所以它不涉及过程进行的速率问题它只说明过程能不能进行，以及进行到什么程度为止，至于过程在什么时候发生，以怎样的速率进行，热力学无法预测比如氢和氧化合成水的反应趋势很大，即热力学上可行但实际上将氢气和氧气放在一个容器中，好几年也觉察不到有水生成的痕迹。

对此，我们还要考虑这个反应的动力学问题由于该反应不是基元反应，所以会涉及到复杂的反应机理，在此不作详细讨论由于Hg和S化合所需要的反应活化能很大，可以根据阿累尼乌斯公式算出该反应在室温下的反应速率常数非常小，两者可基本视为不反应所以，用硫磺粉去覆盖洒落的汞滴是不可取的三、问题的解决笔者在查阅有关资料之后，推荐的方法：将大部分的水银用纸板扫到一起，收集到瓶中盖紧盖子，残余的水银建议撒些锌粉覆盖，可很好的形成锌汞齐，有效避免水银蒸气对人产生的伤害，打开窗户和门，通风3-4小时后再利用化学、物理等实验手段对Hg 进行无害化处理锌汞齐的颜色呈银白色,经研究表明其组成存在着多汞与相应金属所生成的相应化合物[(Zn)m(Hg)n]或电子化合物 Zn+HgZn2++Hg-. 例如,在钠汞齐系统中就存在着Na 3Hg ,NaHg ,NaHg2等.根据研究表明:Zn-Hg汞齐具有纯汞95%以上的汞蒸气压：纯Hg：Ln(P Hg/atm)=-7360K/T+11.8346 (3)Zn-Hg: Ln(PZn-Hg/atm)=-7360K/T+11.8346 (4)用质量比1:1的Zn-Hg丸粒采用热重分析法(TGA)对其中Hg的丢失做定量的分析。

图4. 对质量比 1:1的Zn-Hg丸粒的热重分析 (TGA)图图4 中实曲线是实际测量得到的曲线，但是由于该实验室在氩气气氛下进行的，虚线是对由于氩气气流的流动所产生的影响的修正虚直线所表示的是测定温度关于时间的曲线从这个图上我们可以看到，在温度较低的时候（0～50℃），Zn-Hg丸粒的质量基本没有变化，在0.02%以内90～ 100℃时，Zn-Hg 丸粒质量损失在5%左右所以，在室温下，在水银上撒上Zn粉，可以使Hg 与其形成锌汞齐，有效的抑制汞蒸气对人体的毒害作用在实验室中，我们会经常碰到一些含有Hg 的仪器和试剂，如水银温度计，甘汞电极，水银，含汞的化合物而实验中对意外Hg 泄漏（如水银温度计的破裂等）的处理对于学生的人身安全是十分必要的而教科书上的关于对汞的处理的方法从效果上来说不是很有效的，或者说不是最优的参考文献[1] 王典伦. 浅谈汞齐及应用[J ] . 化学教育 ,1997. (7) .[2] 孙淑兰，汞的来源、特性、用途及对环境的污染和对人类健康的危害[J]. 上海计量测试， 2006.5[3] 柳纳生，汞及其应用研究[J]. 陕西师范大学学报 (自然科学版 ),2002.5[4] 孙世刚编，物理化学，厦门：厦门大学出版社，2006.12 [5] 宋天佑编，无机化学，北京：高等教育出版社，2004.6。