【种花家务·化学】2-2-02硫跟氢的化合物：硫化氢，氢硫酸——『数理化自学丛书66版』

2023-01-29 12:35 作者:山嵓 0人读过 | 我要投稿

【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第二章硫，氧族元素

§2-2硫跟氢的化合物：硫化氢，氢硫酸

【01】前节讲过，硫跟氢直接化合后生成的化合物是硫化氢，它的分子式是 $H_2S$ 。在硫化氢分子里，硫的化合价是2价。

【02】自然界里也有硫化氢存在。在火山喷出的气体里，常含有硫化氢气体，某些矿泉里溶解有少量的硫化氢，这种泉水能够治疗皮肤病【溶有硫化氢的矿泉，受到空气的氧化，能够产生一种硫的胶体，它具有杀菌的作用】。【山注，原来如此，我幼年时市面上曾流行一种硫磺香皂，传言可治皮肤病，原来理论依据在这！】

【03】因为硫是构成动植物体内蛋白质的重要成分之一，当动植物的残骸腐烂时，蛋白质分解，其中的硫就跟氢变成硫化氢气体放出。鸡蛋腐败时发出的臭味，就是鸡蛋蛋自质分解时生成的硫化氢的气味。

硫化氢的物理性质

【04】硫化氢是无色气体，有特殊的腐卵的臭味。比空气略重些，和相同条件下同体积空气的重量比是1.172。

【05】硫化氢能够溶解于水，它在水中的溶解度和氯气相近：在20℃时，1体积的水大约能够溶解2.4体积的硫化氢气体。硫化氢的水溶液具有强烈的硫化氢臭味。

【06】硫化氢有毒人如果吸入了混有硫化氢气体的空气，开始时会感到头痛、头晕和恶心。以后，人的嗅觉器官会因中毒而麻痹，这时就不再感到它的臭味，但这正是中毒的象征，如果不即采取适当措施，会继续中毒而有生命危险。因此，在实验室里用硫化氢做各种试验时，要特别注意室内的通风，一般都要求在通风橱里进行。

【07】新鲜空气和微量氯气能够解除硫化氢的毒害作用。如果为了这个目的而需要微量氯气时，可以在小烧杯里放入少量高锰酸钾，再滴入几滴浓盐酸，立刻就有氯气放出。由于氯气本身也有毒性，因此在用氯气来解硫化氢的毒时，只能用极少量的氯气，一般只要空气里能够嗅出微弱的氯气的气味就可以了。【山注，这平平淡淡的一段文字，竟然使我感到惊心动魄，真不知以前的化学先驱们究竟是在怎样恶劣的情况下，才会总结出这么无厘头这么微操的可怕求生经验】

硫化氢的化学性质

1、不稳定性

【08】硫化氢和相应的氧的氢化物——水来比较，显得很不稳定。我们知道，水是一种相当稳定的化合物，只有加热到1000℃以上时，才开始分解：

$2H_2O%5Cmathop%7B%3D%5C!%3D%7D%5Climits%5E%7B1000%E2%84%83%7D2H_2%2BO_2$

【山注，2H_2O\mathop{=\!=}\limits^{1000℃}2H_2+O_2】

【09】但硫化氢只要受热到300℃以上时，就会分解成硫和氢气：

$H_2S%5Cmathop%7B%3D%5C!%3D%7D%5Climits%5E%7B300%E2%84%83%7DH_2%2BS$

【山注，H_2S\mathop{=\!=}\limits^{300℃}H_2+S】

【10】硫化氢不如水稳定这一实验事实，说明了硫的化学性质不如氧活泼。

2、跟氧的反应

【11】硫化氢是一种可以燃烧的气体，它在空气里燃烧时发出淡蓝色的火焰。如果空气的供给不充分，硫化氢不完全燃烧时生成水和硫，反应的化学方程式是：

$2H_2S%2BO_2%5Cmathop%7B%3D%5C!%3D%5C!%3D%5C!%3D%7D%5Climits%5E%7B%E4%B8%8D%E5%AE%8C%E5%85%A8%E7%87%83%E7%83%A7%7D2H_2O%2B2S$

【山注，2H_2S+O_2\mathop{=\!=\!=\!=}\limits^{不完全燃烧}2H_2O+2S】

【12】在硫化氢发生器的导管口处燃点硫化氢气体，管口即有微弱的淡蓝色火焰，用一只冷的瓷皿，使皿底靠近硫化氢的火焰（图2-5），这样，由于得不到充分的空气，硫化氢只能进行不完全燃烧，不久，皿底就会附有黄色的硫的薄层。

【13】从上面的化学方程式可以看出，在这个反应里，单质的氧置换了硫化氢分子里的硫。这也说明了氧的化学性质比硫活泼。

【14】当硫化氢充分燃烧时，有二氧化硫气体产生：

$2H_2S%2B3O_2%5Cmathop%7B%3D%5C!%3D%5C!%3D%5C!%3D%7D%5Climits%5E%7B%E5%AE%8C%E5%85%A8%E7%87%83%E7%83%A7%7D2H_2O%2B2SO_2$

【山注，2H_2S+3O_2\mathop{=\!=\!=\!=}\limits^{完全燃烧}2H_2O+2SO_2】

【15】这很容易从二氧化硫气体的特殊刺激性气味辨认出来。如果在硫化氢火焰上方，悬置一张沾过水的蓝色石蕊试纸，很快就会变成红色。这是因为硫化氢燃饶后产生的二氧化硫，跟试纸上的水反应后生成亚硫酸（ $H_2SO_3$ ）的缘故。

硫化氢的实验室制法

【16】在实验室里，硫化氢是由硫化亚铁（ $FeS$ ，一种黑色质脆的固体）跟稀酸（稀盐酸或稀硫酸）发生复分解反应而产生的。反应的化学方程式是：

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%26%26FeS%2BH_2SO_4%3DFeSO_4%2BH_2S%E2%86%91%5C%5C%26%26FeS%2B2HCl%3DFeCl_2%2BH_2S%E2%86%91%5Cend%7Beqnarray%7D$

【山注，\begin{eqnarray}&&FeS+H_2SO_4=FeSO_4+H_2S↑\\ &&FeS+2HCl=FeCl_2+H_2S↑\end{eqnarray}】

【17】这个反应所用的试剂，一种是固体的碎块（硫化亚铁），另一种是液体（稀酸），反应时又不需要加热，因此，可以用启普发生器来制取硫化氢气体（图2-6）。

氢硫酸和氢硫酸盐（硫化物）

【18】硫化氢的水溶液呈酸性，能使蓝色的石蕊试纸变红。它是一种无氧酸，按照无氧酸的命名原则，它应该叫做氢硫酸。

【19】氢硫酸是一种弱酸，酸性要比前一章里讲到的氢氯酸（盐酸）弱得多。例如金属镁能跟氢硫酸发生置换反应放出氢气：

$Mg%2BH_2S%3DMgS%2BH_2%E2%86%91$

【山注，Mg+H_2S=MgS+H_2↑】

【20】但这个反应比起镁跟盐酸的反应来要慢得多。

【21】氢硫酸具有酸的一切通性，它能够跟各种碱性氧化物、碱类和盐类发生反应生成氢硫酸的盐（即硫化物）。例如：

$%5Cbegin%7Beqnarray%7DPbO%2BH_2S%3D%26%26%5Cmathop%7BPbS%E2%86%93%7D%5Climits_%7B%5Cmathop%7B%E7%A1%AB%E5%8C%96%E9%93%85%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E9%BB%91%E8%89%B2%EF%BC%89%7D%7D%2BH_2O%5C%5C2NaOH%2BH_2S%3D%26%26%5Cmathop%7BNa_2S%7D%5Climits_%7B%5Cmathop%7B%E7%A1%AB%E5%8C%96%E9%92%A0%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E6%BA%B6%E8%A7%A3%E4%BA%8E%E6%B0%B4%EF%BC%89%7D%7D%2B2H_2O%5C%5CCd(NO_3)_2%2BH_2S%3D%26%26%5Cmathop%7BCdS%E2%86%93%7D%5Climits_%7B%5Cmathop%7B%E7%A1%AB%E5%8C%96%E9%95%89%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E9%BB%84%E8%89%B2%EF%BC%89%7D%7D%2B2HNO_3%5Cend%7Beqnarray%7D$

【山注，\begin{eqnarray}PbO+H_2S=&&\mathop{PbS↓}\limits_{\mathop{硫化铅}\limits_{（黑色）}}+H_2O\\ 2NaOH+H_2S=&&\mathop{Na_2S}\limits_{\mathop{硫化钠}\limits_{（溶解于水）}}+2H_2O\\ Cd(NO_3)_2+H_2S=&&\mathop{CdS↓}\limits_{\mathop{硫化镉}\limits_{（黄色）}}+2HNO_3\end{eqnarray}】

【22】上面这些反应里生成的硫化铅、硫化钠、硫化镉等都是氢硫酸的盐，称做金属疏化物。

【23】各种不同的金属硫化物具有不同的溶解性：只有少数金属硫化物能够溶解于水；大多数金属硫化物都不溶于水。但其中有一部分能够溶解于稀盐酸中，另一部分则在稀盐酸中也不溶解。

【24】各种不溶性的金属硫化物常显现出不同的颜色。

【25】表2-1列出了一些金属硫化物的溶解性和颜色。

【26】根据氢硫酸跟某种盐在溶液中反应后生成的金属硫化物的溶解性和颜色，可以初步判断出它是那一种金属的盐。例如，在某种盐溶液里加入氢硫酸的水溶液（或通入硫化氢），如果生成黄色沉淀，就可断定这种盐是镉盐；如果生成黑色沉淀，加入稀盐酸，这种黑色沉淀仍不溶解，那末它可能是铅盐或者铜盐或者汞盐；如果没有沉淀生成，那应该是钠盐或钾盐。

【27】氢硫酸除了具有酸的一般通性以外，还有它本身的特性：第一，氢硫酸是一种极易挥发的酸。即使在常温时，氢硫酸的水溶液就具有浓烈的硫化氢臭味；如果加热，溶解在水里的硫化氢更易挥发逸出。因此，我们不可能用蒸浓氢硫酸水溶液的方法来制得纯的氢硫酸。在实验室里，我们只能制得比较稀的氢硫酸水溶液。第二，氢硫酸易被氧化。氢硫酸的水溶液在空气里搁置一些时候，就能被空气里的氧气所氧化，析出很细很细的硫，悬浮在水溶液里，使溶液变成浑浊。这个反应的化学方程式是：

$2H_2S%2BO_2%3D2H_2O%2B2S%E2%86%93$

【山注，2H_2S+O_2=2H_2O+2S↓】

【28】由于这个缘故，氢硫酸的水溶液是很难保存的。实验室里要用氢硫酸时，总是临时新制的。第三，在有氧气存在的条件下，氢硫酸的水溶液能够跟铜、银以及若干种其他化学性质不太活动的金属发生反应（注意，不是简单的置换反应），生成相应的金属硫化物。例如：

$4Ag%2B2H_2S%2BO_2%3D%5Cmathop%7B2Ag_2S%7D%5Climits_%7B%5Cmathop%7B%E7%A1%AB%E5%8C%96%E9%93%B6%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E9%BB%91%E8%89%B2%EF%BC%89%7D%7D%2B2H_2O$