H2S

硫化氢硫化氢，分子式为H2S，分子量为34.076，标准状况下是一种易燃的酸性气体，无色，低浓度时有臭鸡蛋气味，有剧毒。硫化氢是一种重要的化学原料。1.物化性质分子结构：中心原子S原子采取sp3杂化（实际按照键角计算的结果则接近于p3杂化），电子对构型为正四面体形，分子构型为V形，H—S—H键角为92.1°，偶极矩0.97D，是极性分子。由于H—S键能较弱，300℃左右硫化氢分解。燃点：260℃，饱和蒸气压：2026.5kPa/25.5℃，溶解性：溶于水（溶解比例1:2.6）、乙醇、二硫化碳、甘油、汽油、煤油等。临界温度：100.4℃，临界压力：9.01MPa。危险标记：2.1类易燃气体，2.3类毒性气体，有剧毒。颜色与气味：硫化氢是无色、剧毒、酸性气体。有一种特殊的臭鸡蛋味，嗅觉阈值：0.00041ppm，即使是低浓度的硫化氢，也会损伤人的嗅觉。浓度高时反而没有气味（因为高浓度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经）。用鼻子作为检测这种气体的手段是致命的。相对密度为1.189（15℃，0.10133MPa）。它存在于地势低的地方，如地坑、地下室里。如果发现处在被告知有硫化氢存在的地方，那么就应立刻采取自我保护措施。只要有可能，都要在上风向、地势较高的地方工作。爆炸极限：与空气或氧气以适当的比例（4.3%～46%）混合就会爆炸。因此含有硫化氢气体存在的作业现场应配备硫化氢监测仪。可燃性：完全干燥的硫化氢在室温下不与空气中的氧气发生反应，但点火时能在空气中燃烧，钻井、井下作业放喷时燃烧，燃烧率仅为86%左右。硫化氢燃烧时产生蓝色火焰，并产生有毒的二氧化硫气体，二氧化硫气体会损伤人的眼睛和肺。在空气充足时，生成SO2和H2O。若空气不足或温度较低时，则生成游离态的S和H2O。除了在氧气或空气中，硫化氢也能在氯气和氟气中燃烧。溶解性：可溶性硫化氢气体能溶于水、乙醇及甘油中，化学性质不稳定。硫化氢可微溶于水，形成弱酸，称为“氢硫酸”。其水溶液包含了氢硫酸根HS（在摄氏18度、浓度为0.01-0.1摩/升的溶液里，pKa=6.9）和离子硫S（pKa=11.96）。一开始清澈的氢硫酸置放一段时间后会变得混浊，这是因为氢硫酸会和溶解在水中的氧起缓慢的反应，产生不溶于水的单质硫。硫化氢是一种二元弱酸。在20℃时1体积水能溶解2.6体积的硫化氢，生成的水溶液称为氢硫酸，浓度为0.1mol/L。硫化氢在水中的第二级电离程度相当低，以至于硫化钠水溶液的碱性仅比等浓度的氢氧化钠略低一些，可以充当强碱使用：硫化氢在溶液中存在如下平衡：氢硫酸比硫化氢气体具有更强的还原性，易被空气氧化而析出硫，使溶液变混浊。在酸性溶液中，硫化氢能使Fe3+还原为Fe2+，Br2还原为Br－，I2还原为I－，还原为Mn2+，还原为Cr3+，HNO3还原为NO2，而它本身通常被氧化为单质硫。H2S也能还原溶液中的铜离子（Cu2+）、亚硒酸（H2SeO3）、四价钋离子（Po4+）等，如：硫化氢气体可以和金属产生沉淀，通常运用沉淀性被除去，一般的实验室中除去硫化氢气体，采用的方法是将硫化氢气体通入硫酸铜溶液中，形成不溶解于一般强酸（非氧化性酸）的硫化铜：但硫化氢与硫酸铁反应时，若硫化氢量少，只能生成单质硫，因为Fe3+与S2－会发生氧化还原反应：注意：硫化氢的硫是－2价，处于最低价。但氢是+1价，能下降到0价，所以仍有氧化性，如：硫化氢能发生归中反应：其中硫化氢是还原剂，二氧化硫是氧化剂，硫是氧化产物。2.制备方法制法1简介用硫化亚铁与稀硫酸反应即可制得硫化氢气体。因硫化亚铁是不溶性固体，该反应不需加热，可以用类似于氢气制取时用的装置（如启普发生器）。如用硫化钠与稀硫酸反应，则因硫化钠易溶于水反应过于激烈而无法控制。因此不用。说明：下边视频中说的三氯化铁中的高铁离子是错误的。三氯化铁中含有的三价铁离子应成为正铁，而高铁则指的是六价的铁，代表物质为高铁酸钠，是一种净水剂。原理用非氧化性的强酸与弱酸盐（FeS）反应，可生成硫化氢（H2S溶于水即得弱酸氢硫酸）：FeS+H2SO4（稀）=FeSO4+H2S↑；FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑.硫化氢能溶于水形成氢硫酸，因此不能用排水法收集。因硫化氢的密度比空气大，可用瓶口向上的排空气集气法收集。用品启普发生器或简易气体发生装置、集气瓶、玻璃片、FeS、稀盐酸（或稀H2SO4）溶液、乙酸铅试纸。操作制取H2S可以使用启普发生器或制气体的简易装置。把FeS放入启普发生器的球形体内，漏斗里注入稀HCl。需用H2S时，打开导气管活塞，FeS与稀HCl接触产生H2S，停止用气时，只需关闭活塞反应既可停止。用蘸有乙酸铅（或硝酸铅）溶液的试纸，放在集气瓶口试验，如果试纸变黑则证明集气瓶里已充满了H2S气：备注所用硫化亚铁应是新购置的，若存放时间过久，FeS中Fe和S都会被氧化，从而影响实验效果。放入气体发生器中的硫化亚铁要砸成蚕豆粒大小的块状。不能用浓盐酸，因浓盐酸挥发出氯化氢，使硫化氢不纯。不能用HNO3或浓H2SO4，因为它们都是氧化性酸，与FeS发生氧化还原反应，而不能生成硫化氢：2FeS+8H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+5SO2↑+2S↓+8H2O；FeS+8HNO3(浓)=Fe(NO3)3+5NO2↑+S↓+4H2O[4].H2S有毒，实验时应注意通风，多余的H2S应及时通入NaOH溶液（或金属盐溶液）中进行吸收。口诀硫化亚铁稀酸逢，启普器中气体生。橱中操作上排气，氧化性酸概不用。解释：1、硫化亚铁稀酸逢，启普器中气体生：“稀酸”在此指稀盐酸或稀硫酸。这句的意思是说，在实验室中常用硫化亚铁（FeS）跟稀盐酸（HCl）或稀硫酸（H2SO4），在启普发生器中发生反应来制取硫化氢（H2S）。2、橱中操作上排气：“橱”指通风橱。“橱中操作”的意思是说，该实验的操作过程必须在通风橱中进行。“上排气”意指用向上排空气集气法收集H2S，因为H2S能溶与水，且密度比空气大。3、氧化性酸概不用：“氧化性酸”在此指浓硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）。这句的意思是说一概不用氧化性酸与硫化亚铁反应来制取硫化氢，因为硫化氢是强还原剂，易被氧化性酸氧化。制法2将20%～30%磷酸慢慢地从分液漏斗滴到Na2S·9H2O浓水溶液中，将所产生的气体经无水氯化钙与五氧化二磷干燥，制得硫化氢气体，经液化压入钢瓶。制法3用硫磺和氢直接合成制得硫化氢纯度高纯氢减压后进入干燥器进一步纯化，然后经计量进入反应器底部与硫黄直接接触反应，生成硫化氢，硫化氢经洗涤器洗涤，再进入硫蒸气冷凝器将其中剩余的硫蒸气冷凝下来。纯净的硫化氢气体经压机压缩后进入硫化氢冷凝器，液体硫化氢收集在贮罐中。用硫化钙与氯化镁反应制备液态硫化氢的反应装置如图所示，全部操作应在通风橱中进行。A为置于水浴中的烧瓶；B，C，D，E，F为250mL玻璃瓶，分别装有水、饱和Ba(OH)2（外面用冰盐冷浴）、氯化钙、五氧化二磷、玻璃棉（外面以干冰冷却）；G为50mL试管，杜瓦瓶中为干冰乙醚冷冻剂；H为汞封；I为出口。在发生瓶A中装入500mL饱和氯化镁溶液，并加入10g固体氯化镁和50g优质硫化钙。当混合物加热到60℃时，即可平稳和连续地产生硫化氢气体。C瓶中的氢氧化钡吸收最初产生的硫化氢，转变为硫氢化钡后，硫化氢即可通过，而其他挥发性酸性杂质则被吸收。系统中空气未排尽前可使气体不通过汞封H，以加快排空气的过程。反应一段时间后在试管G中即有液态硫化氢凝聚。制法4硫化铝水解法：在烧瓶中放入适量硫化铝固体，从滴液漏斗中慢慢滴入水，即可顺利地产生十分纯的硫化氢气体。3主要用途用于合成荧光粉，电放光、光导体、光电曝光计等的制造。有机合成还原剂。用于金属精制、农药、医药、催化剂再生。通用试剂。制取各种硫化物。用于制造无机硫化物，还用于化学分析如鉴定金属离子。4.计算化学数据1、疏水参数计算参考值（XlogP）：0.52、氢键供体数量：13、氢键受体数量：14、可旋转化学键数量：05、互变异构体数量：无6、拓扑分子极性表面积（TPSA）：17、重原子数量：18、表面电荷：09、复杂度：010、同位素原子数量：011、确定原子立构中心数量：012、不确定原子立构中心数量：013、确定化学键立构中心数量：014、不确定化学键立构中心数量：015、共价键单元数量：1[2]5危害说明理化危险易燃气体。性质与稳定性：在有机胺中溶解度极大。在苛性碱溶液中也有较大的溶解度。在过量氧气中燃烧生成二氧化硫和水，当氧气供应不足时生成水与游离硫。室温下稳定。可溶于水，水溶液具有弱酸性，与空气接触会因氧化析出硫而慢慢变浑。能在空气中燃烧产生蓝色的火焰并生成SO2和H2O，在空气不足时则生成S和H2O。有剧毒，即使稀的硫化氢也对呼吸道和眼睛有刺激作用，并引起头痛，浓度达1mg/L或更高时，对生命有危险，所以制备和使用H2S都应在通风橱中进行。[2]毒理学资料相对浓度危险度浓度（单位：ppm）反应1,000-2,000(0.1-0.2%)短时间内死亡600一小时内死亡200-300一小时内急性中毒100-200嗅觉麻痹50-100气管刺激、结膜炎0.41嗅到难闻的气味0.00041人开始嗅到臭味侵入途径：吸入。[6]健康危害：本品是强烈的神经毒素，对粘膜有强烈刺激作用。它能溶于水，0℃时1摩尔水能溶解2.6摩尔左右的硫化氢。硫化氢的水溶液叫氢硫酸，是一种弱酸，当它受热时，硫化氢又从水里逸出。硫化氢是一种急性剧毒，吸入少量高浓度硫化氢可于短时间内致命。低浓度的硫化氢对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响。[6]小鼠、大鼠吸入LC50：634×10-6/1h、712×10-6/1h；大鼠吸入LC50：444×10-6/4h。硫化氢主要经呼吸道吸收，人吸入（70～150mg/m3）/（1～2h），出现呼吸道及眼刺激症状，硫化氢可以麻痹嗅觉神经，吸2～5min后不再闻到臭气。吸入（300mg/m3）/1h，6～8min出现眼急性刺激症状，稍长时间接触引起肺水肿。吸入硫化氢能引起中枢神经系统的抑制，有时由于刺激作用和呼吸的麻痹而导致最终死亡。在高浓硫化氢中几秒内就会发生虚脱、休克，能导致呼吸道发炎、肺水肿，并伴有头痛、胸部痛及呼吸困难。硫化氢贮存区附近不应有氧化可燃材料、酸或其他腐蚀性材料。避免暴露于高温环境。[2]急性毒性：LC50：618mg/m3（444ppm）（大鼠吸入）。[2]亚急性与慢性毒性：家兔吸入0.01mg/L，每天2h，3个月，引起中枢神经系统的机能改变，气管、支气管黏膜刺激症状，大脑皮层出现病理改变。小鼠长期接触低浓度硫化氢，有小气道损害。[2]其他：LCLo：600ppm（人吸入30min）。[2]体内过程：硫化氢是刺激性气体，几乎全部经呼吸道吸收，也可以经皮吸收。入血液后氧化成无毒的硫酸盐和硫代硫酸盐，随尿排出，一部分游离的硫化氢经肺呼出，在体内无蓄积作用。[7]发病机制：1．血中高浓度硫化氢可直接刺激颈动脉窦和主动脉区的化学感受器，致反射性呼吸抑制。[8]2．硫化氢可直接作用于脑，低浓度起兴奋作用；高浓度起抑制作用，引起昏迷、呼吸中枢和血管运动中枢麻痹。因硫化氢是细胞色素氧化酶的强抑制剂，能与线粒体内膜呼吸链中的氧化型细胞色素氧化酶中的三价铁离子结合，而抑制电子传递和氧的利用，引起细胞内缺氧，造成细胞内窒息。因脑组织对缺氧最敏感，故最易受损。以上两种作用发生快，均可引起呼吸骤停，造成电击样死亡。在发病初如能及时停止接触，则许多病例可迅速和完全恢复，可能因硫化氢在体内很快氧化失活之故。[8]3．继发性缺氧是由于硫化氢引起呼吸暂停或肺水肿等因素所致血氧含量降低，可使病情加重，神经系统症状持久及发生多器官功能衰竭。[8]4．硫化氢遇眼和呼吸道粘膜表面的水份后分解，并与组织中的碱性物质反应产生氢硫基、硫和氢离子、氢硫酸和硫化钠，对粘膜有强刺激和腐蚀作用，引起不同程度的化学性炎症反应。加之细胞内室息，对较深的组织损伤最重，易引起肺水肿。[8]5．心肌损害，尤其是迟发性损害的机制尚不清楚。急性中毒出现心肌梗死样表现，可能由于硫化氢的直接作用使冠状