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硫的基础知识.ppt

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    • 单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一讲 硫的基础知识,硫元素,硫的历史,硫在远古时代就被人们知晓而使用了硫在自然界中存在有单质状态,每次火山爆发都会把地下大量的硫带到地面硫还和多种金属形成硫化物和各种硫酸盐,广泛存在于自然界中单质硫具有鲜明的橙黄色,燃烧时形成强烈的臭味,金属硫化物矿在煅烧过程中,或者落进古代人们的篝火中时,同样发生硫在燃烧时所产生的气味在西方,古代人们认为硫燃烧所形成的浓厚的烟和强烈的臭味能够驱除魔鬼,在古罗马,人们用硫燃烧产生的二氧化硫清扫消毒住屋或漂白布匹,在庞贝城的发掘中,发现一幅画,画中有一个盛有硫黄的铁盘,在铁盘的上面是悬吊物体的装置我们的祖先首先把硫用来制造火药,火药是我国古代的四大发明之一,当时的火药是硫黄、硝石和木炭的混合物硫的来源,硫在地壳中的含量为,0.045%,,是一种分布较广的元素它在自然界中以两种形态出现,单质硫和化合态硫天然的硫化合物包括金属硫化物、硫酸盐和有机硫化合物三大类最重要的硫化物矿是黄铁矿,FeS2,,它是制造硫酸的重要原料其次是黄铜矿,CuFeS2,、方铅矿,PbS,、闪锌矿,ZnS,等。

      硫酸盐矿以石膏,CaSO42H2O,和,Na2SO410H2O,为最丰富有机硫化合物除了存在于煤和石油等沉积物中外,还广泛地存在于生物体的蛋白质、氨基酸中单质硫主要存在于火山附近在,1776,年,法国化学家拉瓦锡首先确定了硫的不可分割性,认为它是一种元素它的拉丁名称为,sulphur,,传说来自印度的梵文,sulvere,,原意为鲜黄色,它的英文名称为,sulfur,化学符号为,S,单质硫,单质硫有多种同素异形体,其中最常见的是斜方硫和单斜硫斜方硫亦称为菱形硫或,-,硫,单斜硫又叫,-,硫斜方硫在,368.4K,以下稳定,单斜硫在,368.4K,以上稳定368.4K,是这两种变体的转变温度,在这个温度时这两种变体处于平衡状态:,单质硫,斜方硫和单质硫都易溶于,CS2,中,都是由,S8,环状分子,(,皇冠构型,),组成的,在这个环状分子中,每个,S,原子采取,sp3,杂化态,与另外两个硫原子形成共价单键相联结在此构型中键长是,206pm,,内键角为,108,,两个面之间的夹角为,98,硫的特性,硫为黄色晶状固体,熔点为,385.8K,(斜方硫)和,392K,(单斜硫),沸点,717.6K,,密度为,2.06g/cm3(,斜方硫,),和,1.99g/cm3,(单斜硫)。

      它的导热性和导电性都很差,性松脆,不溶于水,能溶于,CS2,中从,CS2,中再结晶,可以得到纯度很高的晶状硫硫在熔化时,,S8,环状分子破裂并发生聚合作用,形成很长的硫链此时液态硫的颜色变深,粘度增加温度高于,563K,时,长硫链就会断裂成较小的短链分子,所以粘度下降当温度达到,717.6K,时,硫开始沸腾,硫变成蒸气,蒸气中有,S8,、,S6,、,S4,、,S2,等分子存在在,1473K,以上时,硫蒸气离解成,S,原子若把熔融的硫急速倾入冷水中,缠绕在一起的长链状的硫被固定下来,成为能拉伸的弹性硫但放置后,弹性硫会逐渐转变成晶状硫弹性硫与晶状硫不同之处在于:晶状硫能溶解在,CS2,中,而弹性硫只能部分溶解硫的特性,硫磺易溶于二硫化碳,不溶于水,略溶于酒精和醚类硫在空气里燃烧发出微弱的淡蓝色火焰,在氧气里燃烧则发出明亮的蓝紫色火焰气体硫磺,硫只有在,2,千度以上高温才有可存在单质硫,在,927,温度以上只有,S2,存在,随着温度下降硫的形态发生如下变化:,S2S4S6S8,,同时存在少量的,S3,、,S5,、,S7,等硫在一定的温度下形成了各种形态硫的混合物,温度越低,S8,越多,随温度下降气体颜色也由无色草黄色黄色。

      液体硫磺主要存在,S8,环状和,Sn,链状二种,它具有特殊的温粘特性温度从,120,升高至,159,时,,S8,环状结构增多,液体的粘度随温度升高而降低;温度从,159,再升高至,188,时,,Sn,长链结构迅速增多,液体的粘度随温度升高突然增加;,硫的特性,温度从,188,再升高至,444,时,,Sn,长链开始断裂,液体粘度又随温度下降液硫随温度升高颜色由淡黄色流动状暗棕色粘稠状暗棕色流动状液体硫磺随冷却速度不同会形成不同的晶体,主要有正交晶硫和斜方晶硫二种正交晶硫是唯一稳定的状态,它以,S8,环为基本单位,,16,个该单位结合成一个晶格,其分子量为,4069,斜方晶硫有十几种结构,其中最著名的是聚合硫当气体或液体硫温度突然下降时,,Sn,长链迅速聚合,其形成了特别的结构,分子量可达到,3000040000,,它不溶于,CS2,,为此又称为不溶性硫聚合硫由于其结构与橡胶相近,可以作为添加剂,生产子午线轮胎和耐油橡胶硫的基本参数,固体硫磺:比重:,2.046t/m3,;溶化点:,120,;沸点:,444.6,;临界点,1041,;比热:,0.71J/g.k,;溶化热:,1.7175Kj/mol,;传热系数:,0.00269w/cm.k,;燃烧热:,2.241Kcal/g,(固体单斜晶);,2.221Kcal/g,(固体正交晶);原子化热:,279Kj/mol,。

      液体硫粘度:在温度,120,时,粘度,0.28,泊,(,含杂质,),,粘度,0.21,泊,(,纯,),;在温度,159,时,粘度,0.35,泊,(,含杂质,),,粘度,0.08,泊,(,纯,),;在温度,163,时,粘度,0.55,泊,(,含杂质,),,粘度,50,泊,(,纯,),液体硫密度:在温度,121,时,密度,1796 KG/M3,;在温度,140,时,密度,1787KG/M3,,;在温度,155,时,粘度,1755 KG/M3,硫磺安全性,硫磺属易燃物,固体硫磺燃烧温度在,248261,,粉状硫磺燃烧温度为,190,,液硫自燃温度为,230,硫磺燃烧需要大量氧,因此纯硫磺在空气中燃烧时火焰较短,又由于传热效果差火焰扩展缓慢,但燃烧后生成的,SO2,会引起人窒息硫磺混合一定量的氧化剂后会发生爆炸,当硫尘浓度达到,35,克,/,立方米时具有爆炸可能,它属于,类爆炸物液硫温度较高容易烫伤皮肤硫粉尘的致毒性十分微弱,没有引起急性中毒的可能但是经常有微量的硫进入身体,也可能有一定的危害作用对人每天服入小剂量硫(,110mg,),,12,周后发生头痛、眩晕、疲倦、便秘、腹痛等长期吸入硫尘可能会引起肺脏尘埃性疾病,长期在硫尘环境中可能引起眼睛发生结膜炎,硫尘也可能引起特别敏感者发生湿疹。

      硫磺的用途,硫磺是一种重要的化工原料,其它用途包括炸药、钢铁酸洗、医药食品工业、安全剥离、水处理、橡胶、电解工业、催化剂、颜料、化学品、硫磺混凝土、醇类、黏合剂、农药等硫磺产品形式:液硫、固硫胶 体 硫:胶体硫产品为灰黄色块状固体或硫粉,有吸湿性、易粘结,但不影响使用效果加水后可成为良好的悬浮液其中硫磺颗粒比硫磺粉剂和可湿性硫磺粉都小,所以防治效果较好聚 合 硫:黄色粉末,是硫磺的聚合体,不溶于二氧化碳,具有热塑性,与橡胶的塑性均匀,混炼时分散均匀,温度过高时容易转化为可溶性硫磺,常温下有一定的化学稳定性和化学惰性其中硫含量,55-90,,酸度,0.05,(以,H2SO4,计)灰分,0.3,,加值失重,0.5,硫磺化学性质,硫能形成氧化态为,-2,、,+6,、,+4,、,+2,、,+1,的化合物,,-2,价的硫具有较强的还原性,,+6,价的硫只有氧化性,,+4,价的硫既具有氧化性也有还原性除金、铂外,硫几乎能与所有的金属直接加热化合,生成金属硫化物除稀有气体、碘、分子氮以外,硫与所有的非金属一般都能化合硫能溶解在苛性钠溶液中硫能被浓硝酸氧化成硫酸工业硫磺产品指标,控制项目,硫 磺 产 品,硫,水分,灰分,酸度,铁,有机物,砷,单 位,w%,w%,w%,w%,w%,w%,w%,优等品,99.90,0.10,0.03,0.003,0.003,0.03,0.0001,一等品,99.50,0.50,0.10,0.005,0.005,0.30,0.01,合格品,99.00,1.0,0.20,0.02,不规定,0.80,0.05,硫化氢,人们跟硫化氢气体打交道的时间虽然很久很久了,而且对它非常厌恶,但却无所认识,到了世纪才逐渐有所了解。

      年化学家波义耳知道它能使银器变黑年化学家舍勒才开始研究它,证明硫在氢气中燃烧可以得到这种气体理化性质,硫化氢分子式,H2S,为无色气体,具有臭蛋味,密度比空气略大,有剧毒,能溶于水,易溶于甲醇类、石油溶剂和原油中气体可燃上限为,45.5%,,下限为,4.3%,,自燃点为,260,硫化氢,化学性质,硫化氢在高温下不稳定,在,1700,完全分解为氢和硫硫化氢在常温时很难被空气中的,O2,氧化,,H2S,在一定温度燃烧时火焰呈淡蓝色,在空气不足时燃烧,生成硫和水;在空气充足时燃烧,生成二氧化硫和水硫化氢是强还原剂,能将高锰酸钾、溴等还原与,SO2,的反应后生成物的颜色,如是两气体混合,混合后会产生浅黄色粉未状的固体,如是在水溶液中则是产生乳白色的混浊硫化氢在水中的溶解度不大,其亨利常数,E,值,(atm),在,0,为,2.6810-6,,在常温常压下一体积水仅能溶解,2.5,体积硫化氢,饱和溶液的浓度为,0.1,摩尔升硫化氢的水溶液称为氢硫酸,是一种二元弱酸硫化氢与许多金属离子发生反应,生成溶解度不同和各种颜色的金属硫化物沉淀,可用于分离和鉴定金属离子硫化氢,主要用途,化学分析、金属的精制、各种工业试剂、农药、医药品、萤光体、电发光、半导体光电曝光计、硫及各种硫化物的制备、有机合成的还原剂、标准气、校正气、等离子干刻。

      硫化氢毒性,H2S,是具有“臭蛋样”气味的无色剧毒气体,毒性几乎与,HCN,一样,是,CO,的六倍在,0.010.15PPM,浓度时就能够闻到刺鼻的臭味,但极高浓度很快引起嗅觉疲劳而不觉其味低浓度接触仅有呼吸道及眼的局部刺激作用,高浓度时全身作用较明显,表现为中枢神经系统症状和窒息症状二氧化硫,化学式:,SO2,,常温下无色气体,具辛辣和窒息气味,比空气重在常温时压力(,4,5Kg/cm2,)下压缩为无色、流动的液体,液态二氧化硫是一种非水溶剂,能溶解很多无机和有机化合物,是一种无色透明、有刺激性臭味的液体易溶于水,常温常压下,,1,体积水大约能溶解,40,体积的,SO2,,易于与水混合并氧化成亚硫酸;易溶于甲醇、乙醇、硫酸、醋酸、氯仿和乙醚二氧化硫有毒,会引起气管发炎和食欲衰退,它也是一种大气污染物,来源于煤和石油的燃烧和有色金属冶炼工厂分子量:,64.063,,沸点:,-10.0C,(,101.325kPa,),熔 点:,-75.5(101.325kPa),,气体密度:,3.049kg/m3,(,0,,,101.325kPa,二氧化硫,主要用途:,制备,H2SO4,、,Na2S,等无机硫化物,有机物合成,熏蒸剂,杀虫剂,水果蔬菜的保鲜剂,消毒用杀菌剂,漂白剂,造纸工业,鞣皮,制冷剂,石油精炼,镁的冶炼,防腐剂,标准气,校正气,仪表标准气。

      化学性质:,SO2,属酸性氧化物,具有酸性氧化物的一切通性;较弱的氧化性,还原产物为,S,;较强的还原性,氧化产物为,SO3,、,H2SO4,或硫酸盐;漂白性,SO2,溶于水生成,H2SO3,;生成亚硫酸及亚硫酸盐,SO2,溶于水,所得溶液称为亚硫酸H2SO3,是二元中强酸,,H2SO3,酸性比,H2CO3,强;生成三氧化硫,二氧化硫的催化氧化二氧化硫的催化氧化是二氧化硫的重要化学性质之一二氧化硫,SO2,对环境的污染,(酸雨的形成):正常的雨水由于溶解,CO2,形成弱酸,H2CO3,,,pH,约为,5.6,酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理过程一般认为,酸雨是由于人为排放的。

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