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不能想当然的硫化钠溶液  

2017-12-12 16:37:04|  分类: 教材与教学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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不能想当然的硫化钠溶液

      2017年海南高考化学试卷一道试题的看法


 要:通过硫化钠溶液中加入盐酸产生沉淀现象的原因分析说明了硫化钠溶液中存在的成分,并对2017年高考化学海南卷中关于硫化钠溶液中通入酸性气体的反应问题提出了不同的看法。

关键词:硫化钠;沉淀;单质硫氧化还原

1 硫化钠溶液与盐酸反应的现象

硫化钠的化学式为Na2S,它极易潮解,易溶于水水溶液呈强碱又称臭碱、硫化碱硫化钠的元素组成和物质的类型来看,硫化钠的性质应该像教材[1]中叙述的那样,与非氧化性酸反应生成臭鸡蛋气味气体H2S可事实上并非如此。

我们向硫化钠溶液中滴加盐酸时,出现了这样的现象[2]:在浓度较大的硫化钠溶液中加入盐酸,溶液中有极少量臭鸡蛋气味的气体生成,同时还有大量的乳白色的沉淀生成;在浓度较小的硫化钠溶液中加入盐酸,溶液中几乎看不出气泡冒出也难以闻到臭鸡蛋气味,溶液中仍出现了很明显的乳白色浑浊。用中学化学实验室中常用的化学纯Na2S重新配制溶液并多次进行实验,现象依然如此。经分析产生的乳白色不溶性物质是单质S

2 硫化钠溶液与盐酸反应生成S原因

对于硫化钠溶液与盐酸反应生成了不溶于水的S,我们认为有如下几个方面的原因:2价的硫容易被空气中的氧气氧化,碱性条件下S2  2e = S  φθ=  0.447V酸性条件下H2S  2e- = S + 2H+  φθ= +0.142V碱性条件下S2容易被氧化,Na2S溶液中S2空气中的氧气氧化生成单质S的同时,也可能被氧化生成SO32 SO42。一般情况下Na2S溶液不出现现浑浊现象,不是因为S2没有被氧化,而是在碱性条件下,氧化生成的SNa2S结合生成了易溶于水的多硫化物Na2Sx,与Na2SO3结合生成了易溶于水的硫代硫酸钠Na2S2O3[3]。向Na2S溶液中加入盐酸时,发生了多个反应,Na2SNa2SO3与加入的盐酸反应生成了不溶于水的SNa2SxNa2S2O3也可与加入的酸反应生成S,因此就出现了乳白色浑浊沉淀。反应如下[4]

Sx2- + 2H+ = H2S +x-1S

S2O32- + 2H+ = SO2 + S+ H2O

2S2- + SO32- + 6H+ = 3S+ 3H2O

通过上面的分析我们可以看出,由于S2-容易氧化造成硫化钠溶液中存在多种成分,一般使用的硫化钠溶液中都不是只含有溶质Na2S,也就是说只含有溶质Na2S的硫化钠溶液实际上是不存在的。由于硫化钠溶液中这些成分的存在,硫化钠溶液中加入盐酸都会生成不溶于水的S,出现浑浊或沉淀现象。

3 2017海南高考化学试题的商榷

     2017年海南高考化学试卷中有这样一个问题:

    分别将足量下列气体通入稀Na2S溶液中,可以使溶液变浑浊的是

   ACO BSO2 CHCl DCO2

    这个试题给出的答案是B,这个答案是存在问题的。很明显命题者忽视了真实的Na2S溶液的情况,将Na2S溶液单纯的认为溶质只有Na2S来考虑。实际上Na2S溶液中既有Na2S,又有Na2SxNa2SO3Na2SO4Na2S2O3,当向Na2S溶液加入酸性物质时,不是只有Na2S反应。我们用化学纯试剂Na2S配制0.1mol/L的硫化钠溶液,将题给的四种气体分别通入配成的溶液中,结果我们发现除CO气体外其余的三种气体都使溶液产生了浑浊。用分析纯试剂Na2S进行上述实验,得到同样的结果。

硫化钠溶液中通入CO气体,CO与溶液中的成分都不发生反应,溶液不会变浑浊。

硫化钠溶液中通入SO2气体,SO2生成H2SO3H2SO3的酸性比H2SH2Sx强,碱性条件下2+4等价态的硫能在溶液中共存,酸性条件下会发生氧化还原反应生成单质S,通入足量SO2时就会发生如下的反应,溶液会变浑浊。

2H2S + H2SO3 = 3S+3H2O    

2H2Sx + H2SO3 =2x+1S+ 3H2O   

S2O32H2SO3 2HSO3S 

硫化钠溶液中通入HCl 气体,HCl能与Na2SNa2SO3Na2SxNa2S2O3反应生成单质S,溶液会变浑浊,反应如上2所述。

硫化钠溶液中通入CO2气体,溶液中形成H2CO3H2CO3H2SH2SxH2S2O3的酸性比较如下:

 

  

 

    虽然缺少H2Sx的电离常数,但根据H2S2H2O2的相似性,由H2OH2O2电离常数的变化可以推出,H2Sx的电离常数应该比H2S大的多,这样来看CO2形成的H2CO3的酸性只比H2S略大,硫化钠溶液中通入CO2 气体不应该产生浑浊现象。硫化钠溶液中通入CO2 气体却出现了浑浊现象,可能的原因应该是通入的CO2促进了Na2SxNa2S2O3的水解,且溶液的碱性减弱,水解产物H2SxH2S2O3不稳定,发生分解生成了单质S,分解反应为:

     H2Sx  =x1S+ H2S 

     H2S2O3  S SO2 H2O

  化学教学的目的就是要学生运用学习到的化学知识、化学理论解决真实情境下的化学问题,因此高考化学试题更不应该脱离生活、生产和日常活动的情况,对于硫化钠溶液中通入SO2HClCO2气体,硫化钠溶液一定不是特制的,实验也一定不是在特殊的环境下,这样的实验应从实际出发考虑问题,尊重客观事实,高考试卷中脱离实际、只凭理论想当然的试题还是不要出现。

 

参考文献:

[1]武汉大学等.无机化学下册.3[M].北京:高等教育出版社,1994603

[2]宋志贵.硫化钠溶液与盐酸反应产生沉淀的探析[J].化学教学,2012(9)49-50

[3]武汉大学等.无机化学下册.3[M].北京:高等教育出版社,1994606-619

[4]华中师范大学等.分析化学上册.3[M].北京:高等教育出版社,200135

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