实验2氧和硫

实验2 氧和硫

实验目的

1． 掌握过氧化氢的氧化性和还原性。

2． 掌握硫代硫酸钠和过二硫酸钾等的性质。 实验内容

一．过氧化氢的性质 1． 过氧化氢的酸性

操作：H2O2(3%)+NaOH+乙醇，振荡，冷却。

现象：溶液变为浅黄色, 要室温下很快分解放出无色氧化。 反应方程式：

H2O2 + NaOH = NaO2H (浅黄色) + H2O 2H2O2 = 2H2O + O2 2． 过氧化氢的氧化性 实验项目 KI + H2SO4 + H2O 2 现象 解释或反应方程式 结论 溶液生成棕黄色, 2KI + H2SO4 + H2O 2 = 过氧化氢氧化I-为I2H2O2过量, 溶液变为I2 +2H2O + K2SO4 或IO3- I2 + 5H2O2 = 2HIO3 + 无色 4H2O 溶液生成黑色沉淀, Pb2+ + S2- = PbS↓ 过氧化氢氧化PbS为在分离洗净的沉淀中PbS + 4H2O2 = PbSO4 + PbSO4 加入过氧化氢后,沉4H2O 淀变成白色。 Pb(NO3)2 + 硫代乙酰胺+NaOH→分离洗净沉淀→加H2O2 3． 过氧化氢的还原性 实验项目 现象 解释或反应方程式 结论 H2O 2 + H2SO4 + 高锰酸钾褪色，溶液产KMnO4 生无色气泡。 H2O 2 + NaOH + 溶液生成黑色沉淀和AgNO3 无色气体，生成的气体使带有火烬的木柴复燃。

4． 介质对过氧化氢氧化还原性的影响 实验项目 现象 5H2O 2 + 3H2SO4 + 2KMnO4 = 过氧化氢在酸中具有5O2 + 2MnSO4 +K2SO4 + 8H2O 还原性 H2O 2 + 2NaOH + 2AgNO3 = 过氧化氢在碱中具有2Ag↓+ O2 + 2NaNO3 + 2H2O 还原性 解释或反应方程式 结论 H2O 2 + NaOH + 溶液先生成褐色沉MnSO4 淀，加酸后再加入过氧化氢，溶液变为紫红色

5． 过氧化氢的鉴定

1

H2O 2 + 2NaOH + MnSO4 = MnO2 + Na2SO4 + 2H2O 5H2O 2 + 2MnSO4 = 2HMnO4 + 2H2SO4 + 2H2O 实验项目 现象 解释或反应方程式 结论 H2O 2 + 乙醚+ H2SO4 醚层出现蓝色，同时+ K2Cr2O7 有分解气体放出。 4H2O 2 + H2SO4 + K2Cr2O7 = CrO5在醚层中较稳2CrO5 (蓝)+ K2SO4 + 5H2O 定，在水中很快分2CrO5 + 6H+ + H2O2 = 4O2 + 解放出O2。 2Cr3+ + 4H2O

6． 过氧化氢的催化分解 实验项目 H2O 2 加热 检验气体产物 加入MnO2固体 现象 产生无色气体 用带有余烬的火柴伸入试管口, 火柴复燃 分解反应更加激烈 解释或反应方程式 2H2O 2 = 2H2O + O2 C + O2 = CO2 2H2O 2 = 2H2O + O2 结论 H2O2不稳定 气体产物是氧气 MnO2催化分解 查表知: E (H2O2/H2O)= 1.776 V E (O2/H2O2)= 0.692 V 所以H2O2易发生歧化反应。能催化分解双氧水的物质很多，Cu2+ , Mn2+, Fe3+离子，MnO4-离子，生物酶等等 二．硫化氢和二氧化硫 1． 硫化氢的还原性 实验项目 现象 解释或反应方程式 结论 硫代乙酰胺+H2SO4 + 加酸后有臭鸡蛋气KMnO4 味，加KMnO4后高锰酸钾褪色。 分别用FeCl3、K2Cr2O7代替KMnO4重复上述实验 FeCl3与H2S反应有白色沉淀生成； K2Cr2O7与H2S反应溶液变为绿色。 CH3CSNH2 + H2O = H2S + 硫化氢有还原性，CH3CONH2 遇强强剂氧化为硫8KMnO4 + 5H2S + 7H2SO4= 酸根 4K2SO4 + 8MnSO4 +12H2O 2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S↓ +2HCl 4Cr2O72- + 3H2S + 26H+ = 8Cr3+ + 3SO42- +16H2O

2． 二氧化硫的制备和性质

制备反应：Na2SO3 + 2H2SO4 = 2NaHSO4 + SO2 ↑+ H2O 制备操作在通风橱中进行(公用)尾气用碱吸收(硫酸盐) 二氧化硫性质实验 实验项目 现象 解释或反应方程式 结论 SO2 + H2SO4 + 高锰酸钾褪色。 KMnO4 SO2 通入H2S水溶液 溶液生成白色混浊 SO2 通入品红溶液 2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O = 二氧化硫与氧化剂K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 反应生成硫酸根 SO2 + 2H2S = 3S ↓+ 2H2O 二氧化硫与还原剂反应生成硫 品红溶液褪色，加热SO2与有机色素发生加合反SO2对有机色素的溶液，颜色又复出现 应而使品红褪色，加热后放出漂白作用是可逆SO2，品红又呈现原来的颜色 的，与氧化剂的漂白机理不同。 2

三．硫代硫酸钠的制备和性质 1. 硫代硫酸钠的制备

煮沸

制备反应：S + Na2SO3 ===== Na2S2O3 (1)

2Na2S + 4Na2SO3 + 3H2O = 3Na2S2O3 + 6NaOH (2)

反应(1)制备硫程：S(2g) + Na2SO3(4g) + H2O(30 ml) → 加热煮沸20-25min → 活性炭脱色后过滤 → 滤液浓缩至表面有晶体析出 → 冷却结晶体 → 抽滤 → 乙醇洗涤 → 称重计算产率 → 取2g配制溶液5ml备用。(另安排实验做) 反应(2) 制备硫程：

(1) 在一个烧杯中加入5.5 g Na2SO3 ，加H2O 20 ml溶解； (2) 在另一个烧杯中加入Na2S 1.5g , 加水10 ml溶解；

(3) 将溶液(1)加热后，逐滴滴入溶液(2)，边滴边搅拌，直至全部加完，再加热10分钟。若有沉淀，则过滤分离，若没有沉淀，就直接加热浓缩结晶，抽滤，用乙醇洗涤。抽干称重，计算产率；

(4) 配制溶液 取2g配制溶液5ml备用。 2. 硫代硫酸钠的分解 实验项目 Na2S2O3(aq) + HCl(1M) 现象 溶液析出白色或黄色沉淀，并放出刺激性气味气体 解释或反应方程式 结论 Ns2S2O3 + HCl = NaCl + SO2 Na2S2O3遇酸分解 + S↓

3. 硫代硫酸的还原性 实验项目 Na2S2O3(aq) +碘水后再 滴入BaCl2 Na2S2O3(aq) +氯水后再 滴入BaCl2 4. 硫代硫酸钠的配位性 实验项目 向AgNO3溶液中加入Na2S2O3溶液 现象 碘水褪色, 滴入BaCl2无白色沉淀生成 滴入BaCl2有白色沉淀生成 解释或反应方程式 2S2O32- + I2 = 2S4O62- + 2I- 结论 Na2S2O3具有还原性, 与弱氧化剂反应生成连四硫酸盐 S2O32- + 4Cl2 + 5H2O = 2SO42- Na2S2O3具有还原+ 8Cl- +10H+ 性，与强氧化剂反Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ 应生成硫酸盐 现象 解释或反应方程式 结论 银离子过量时，生成的硫代硫酸银不稳定，很快歧化分解为硫化银和硫酸 硫代硫酸盐离子过量时，生成无色配合物。 先生成白色沉淀，Ag+ + S2O32- = Ag2S2O3↓（白） 很快发生颜色变Ag2S2O3 + H2O = Ag2S + H2SO4 化，由白→黄→棕→黑 溶液无色 Ag+ + 2S2O32- = Ag(S2O3)23- 向Na2S2O3溶液中加入AgNO3溶液 3

四．过二硫酸盐的氧化性 实验项目 现象 解释或反应方程式 AgNO32Mn+ 8H2O + 5S2O8 ===== 2+ 2-结论 过硫酸盐作氧化剂有银离子催化时，被氧化的产物是最高价态。 MnSO4 + H2SO4 + 水浴加热后，溶K2S2O8 + AgNO3 液变为紫红色 2MnO4- + 10SO42- + 16H+ MnSO4 + H2SO4 + 水浴加热后，溶K2S2O8 液生成褐色沉淀 Mn2+ + 2H2O + S2O82- = MnO2↓ 过硫酸盐作氧化剂+ 2SO42- + 4H+ 无银盐催化时，产物是较价的价态。且反应速度慢。

五．鉴别

Na2S、Na2SO3、Na2S2O3、NaHSO4、K2S2O8

(1) 分别在五支试管中各加入等测盐，少量水溶解，然后加入稀硫酸，有嗅鸡蛋气味的是

Na2S, 有黄色沉淀(或白色)生成，并有刺激性气味气体生成的是Na2S2O3，只有刺激性气味气体生成的是Na2SO3;

(2) 在无变化的两支试管中加入MnSO4和一滴AgNO3, 生成紫红色溶液的是K2S2O8,无反

应现象的是NaHSO4 。 思考题

1． 长时间放置H2S、Na2S和Na2S2O3溶液会发生什么变化？如何判断溶液是否失效？ 答：上述溶液均是还原性较强的溶液，长时间放置空气容易将其氧化析出硫，或形成多硫化物，所以溶液会产生混浊或出现黄色到红色变化。可用氧化剂碘水与其反应，若碘水能褪色，说明试剂可用，若不褪色说明试剂已失效。

2． Na2S2O3溶液和AgNO3溶液反应，试剂的用量不同产物有什么不同？

答：当AgNO3过量时，生成的白色沉淀很快会发生颜色变化，最终为黑色沉淀，当Na2S2O3过量时，生成无色配合物溶液。

3． 用H2O2作氧化剂和还原剂的产物是什么？用电极电势解释MnO2和Fe3+对H2O2分解反

应的影响及酸性溶液H2O2也不能氧化Mn2+生成MnO4-的原因。 答：H2O2作氧化剂时的产物是水，作还原剂时的产物是氧气。 查表求各电对的电极电势如下表： 电对 H2O2/H2O O2/H2O2 MnO4-/Mn2+ MnO4-/MnO2 MnO2/Mn2+ Fe3+/Fe2+ 1.776 0.692 1.491 1.679 0.77 1．228 EA (V) 从电极电势中可以看出，H2O2不能氧化Mn2+为MnO4-, 但可以氧化为MnO2, MnO2又可以氧化H2O2为O2，而被还原为Mn2+，由于电子在MnO2-H2O2-Mn2+间的转移作用要比H2O2-H2O2间的转移作用快，所以MnO2具有催化作用。同理，电子在Fe3+ -H2O2-Fe2+间的转移作用也使Fe3+或Fe2+离子具有催化作用。

4． 实验室为什么时候经常用固体过二硫酸盐而不配成溶液？

答：过硫酸盐的电极电势很高(2.05V)，因此在溶液中它会慢慢分解水而失效，所以使用时常用固体试剂而不配成溶液。

5． 过二硫酸盐在酸性介质中将Mn2+氧化为MnO4-的反应条件是什么？

答：过二硫酸盐的氧化能力很强，但动力学上反应很慢，通常用Ag+离子作催化剂使其反应速度加快。上述反应的催化剂是AgNO3。

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