Решебник по химии 9 класс Габриелян | Страница 77

Примените свои знания

5. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) H₂O₂ → O₂ → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → MgSO₄

б) KMnO₄ → O₂ → Li₂O → Li₂S → SO₂

в) S → ZnS → H₂S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → FeSO₄ → BaSO₄

Укажите тип каждой реакции по числу и составу реагентов и образующихся веществ. Для реакций ионного обмена запишите также ионные уравнения реакций. Для окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.

а) (2H₂O₂ → 2H₂O + O₂) — реакция разложения (О.В.Р., H₂O₂ – и восстановитель, и окислитель)

(S + O₂ → SO₂) — соединение (О.В.Р., S — восстановитель, O₂ — окислитель)

(2SO₂ + O₂ → 2SO₃) — соединение (О.В.Р., SO₂ — восстановитель, O₂ — окислитель)

(SO₃ + H₂O → H₂SO₄) — реакция соединения (не О.В.Р.)

(H₂SO₄ + MgO → MgSO₄ + H₂O) — реакция обмена (не О.В.Р.), ионное уравнение:

(H⁺ + HSO₄⁻ + Mg²⁺ + O²⁻ → Mg²⁺ + SO₄²⁻ + H₂O)

б) (2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂) — разложение (О.В.Р., Mn⁷⁺ → Mn⁴⁺ и Mn⁶⁺)

(4Li + O₂ → 2Li₂O) — соединение (О.В.Р., Li — восстановитель, O₂ — окислитель)

(Li₂O + H₂S → Li₂S + H₂O) — обмен (О.В.Р., H₂S — восстановитель, O — окислитель)

(2Li₂S + 3O₂ → 2Li₂SO₃) — соединение (О.В.Р., S²⁻ → +4 в SO₃²⁻)

в) (S + Zn → ZnS) — соединение (О.В.Р., Zn — восстановитель, S — окислитель)

(ZnS + 2HCl → ZnCl₂ + H₂S) — обмен (О.В.Р., S²⁻ → H₂S, не меняется степень окисления)

(2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O) — О.В.Р., S в H₂S −2 → +4

(2SO₂ + O₂ → 2SO₃) — соединение (О.В.Р.)

(SO₃ + H₂O → H₂SO₄) — соединение

(H₂SO₄ + Fe → FeSO₄ + H₂) — замещения (О.В.Р., Fe — восстановитель)

(FeSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + FeCl₂) — обмен (не О.В.Р.), ионное уравнение:

(Fe²⁺ + SO₄²⁻ + Ba²⁺ + 2Cl⁻ → BaSO₄↓ + Fe²⁺ + 2Cl⁻)

6. При взаимодействии 3,08 г металла с избытком серы получили 4,2 г сульфида этого металла в степени окисления +2. Какой металл был взят в реакцию?

Пусть масса металла — 3,08 г, масса сульфида — 4,2 г.

Масса серы: (4,2 − 3,08 = 1,12 г).

Найдём количество вещества серы: (n(S) = 1,12 г / 32 г/моль = 0,035 моль)

Значит, столько же моль металла M вступило в реакцию, т.к. M + S → MS (если степень окисления +2, то формула — MS)

Молярная масса металла: (3,08 г / 0,035 моль ≈ 88 г/моль)

Ближайший подходящий элемент — стронций (Sr), Mr = 87,6 г/моль

Ответ: металл — стронций, Sr.

7. Продукт взаимодействия 0,46 г натрия и 0,85 г серы обработали 35 мл воды, полученную смесь профильтровали. Какое вещество оказалось в растворе и какова его массовая доля?

Реакция: (2Na + S → Na₂S)

Найдём количество веществ:

n(Na) = 0,46 г / 23 г/моль = 0,02 моль

n(S) = 0,85 г / 32 г/моль ≈ 0,0266 моль

По уравнению: 2 моль Na реагирует с 1 моль S

0,02 моль Na требует 0,01 моль S → Na в избытке нет, избыток — S

Следовательно, Na — полностью прореагировал, получилось 0,01 моль Na₂S

m(Na₂S) = 0,01 моль × 78 г/моль = 0,78 г

Раствор после фильтрации содержит Na₂S.

Масса раствора ≈ масса воды (35 мл ≈ 35 г) + 0,78 г = 35,78 г

Массовая доля: (w = 0,78 / 35,78 ≈ 0,0218, или 2,18%)

Ответ: в растворе — сульфид натрия (Na₂S), массовая доля ≈ 2,18%.

Стр. 77

Используйте дополнительную информацию

8. Используя дополнительные источники информации, расскажите о происхождении названий и истории открытия халькогенов.

Халькогены — это элементы VIA-группы: кислород (O), сера (S), селен (Se), теллур (Te), полоний (Po) и ливерморий (Lv). Само название «халькогены» происходит от греческого слова chalkos — «руда» и genes — «рождающий», т.е. «рождающие руду». Это название связано с тем, что сера, селен и теллур входят в состав многих руд металлов.

Кислород был открыт в 1774 году английским учёным Джозефом Пристли и независимо от него шведским химиком Карлом Шееле. Название «кислород» происходит от греческих слов oxys — кислый и genes — рождающий, так как сначала считалось, что кислород входит во все кислоты.

Сера известна с древности. Её упоминали ещё древние греки и римляне — использовали для дезинфекции, в медицине и в магических обрядах. Название «сера» имеет латинское происхождение — sulphur.

Селен был открыт в 1817 году шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом, который назвал его в честь Луны — от греческого selene — Луна. Это было сделано по аналогии с теллуром.

Теллур был открыт в 1782 году австрийским минералогом Францем Иозефом Мюллером. Название происходит от латинского слова tellus — Земля.

Полоний открыт Марией Склодовской-Кюри в 1898 году. Название он получил в честь родины учёной — Польши (Polonia).

Ливерморий — искусственный элемент, впервые получен в 2000 году в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне. Назван в честь лаборатории Лоуренса в Ливерморе (США).

9. «Химической энциклопедией» можно назвать роман Жюля Верна «Таинственный остров». Найдите в романе отрывок, в котором упоминается производство одного из соединений серы.

В романе Жюля Верна «Таинственный остров» действительно есть множество научных описаний, и среди них — изготовление серной кислоты (H₂SO₄). Персонажи романа добывают сульфаты и производят серную кислоту, необходимую для создания пороха и стекла. Один из таких отрывков:

«— Из серы можно сделать серную кислоту, — сказал Сайрес Смит. — Это нам необходимо. Мы найдём серу, обожжём её до сернистого ангидрида (SO₂), затем окислим его в триоксид (SO₃), а потом растворим в воде — и получим серную кислоту.»

Этот фрагмент представляет собой последовательность реальных химических превращений:

(S + O₂ → SO₂),

(2SO₂ + O₂ → 2SO₃),

(SO₃ + H₂O → H₂SO₄).

Жюль Верн описал процесс очень точно, благодаря чему роман действительно можно назвать «химической энциклопедией».

Параграф 14. Сероводород и сульфиды

Стр. 77

Вопрос

В сероводороде и сульфидах сера имеет минимальную степень окисления −2, следовательно, эти соединения проявляют в химических реакциях только восстановительные свойства. В какие реакции вступают сероводород и сульфиды?

Сероводород (H₂S) и сульфиды (например, FeS, PbS, ZnS), действительно, проявляют восстановительные свойства, так как атом серы в них находится в степени окисления −2 — самой низкой возможной для этого элемента. Это значит, что сера может только отдавать электроны, то есть окисляться, и таким образом участвовать в окислительно-восстановительных реакциях как восстановитель.

Сероводород вступает в реакции:

2. С простыми веществами-окислителями, например с галогенами и кислородом:

• (H₂S + Cl₂ → S↓ + 2HCl) — хлор окисляет сероводород до свободной серы;

• (2H₂S + O₂ → 2S↓ + 2H₂O) — кислород также окисляет его до серы;

• (2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O) — при избытке кислорода образуется диоксид серы.

3. С сильными кислотными окислителями:

• (H₂S + H₂SO₄(конц.) → SO₂ + S↓ + H₂O) — реакция с концентрированной серной кислотой;

• (H₂S + 4HNO₃(конц.) → H₂SO₄ + 4NO₂ + 2H₂O) — с азотной кислотой.

4. С солями тяжёлых металлов — образует малорастворимые сульфиды:

• (H₂S + Pb(NO₃)₂ → PbS↓ + 2HNO₃) — качественная реакция на сульфид-ион.

Сульфиды металлов (например, ZnS, FeS) также вступают в реакции:

2. С кислотами — выделяется сероводород:

• (FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S↑)

3. С окислителями — сера окисляется до высших оксидов или кислот:

• (2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂) — обжиг сульфидов на воздухе;

• (2PbS + 3O₂ → 2PbO + 2SO₂)

4. С щелочами при сплавлении — могут давать тиосоли и полисульфиды (в более сложных реакциях).

Таким образом, сероводород и сульфиды — классические восстановители, и их поведение в реакциях основано на способности серы отдавать электроны и переходить из степени окисления −2 к 0, +4 или +6.