ГДЗ / ОТВЕТЫ Химия 9 класc Габриелян О.С., 2014 §27 Соединения серы.
Во всех упражнениях
красным цветом приводится решение,
а фиолетовым ― объяснение.
Упражнение 1
Какое из веществ проявляет только восстановительные, только окислительные или и окислительные, и восстановительные свойства: сера, сероводород, оксид серы (IV), серная кислота? Почему? Подтвердите свой ответ уравнениями соответствующих реакций.
Сера S проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства, т.к. сера находится в промежуточной степени окисления 0.
1) S + O2 = SO2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
S0 + O20 ⟶ S+4O2-2
Восстановитель S0 -4ē ⟶ S+4   |4|4|1 ― процесс окисления
Окислитель O20 +4ē ⟶ 2O-2 
    |4|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы серы и кислорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 4 и 4. Это число 4, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 4 и 4, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов серы и кислорода. Множители 1 и 1  являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти елементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами всех соединений (S, O2, SO2).
2) S + H2 = H2S

Схема окислительно-восстановительной реакции.
S0 + H20 ⟶ H2+1S-2
Восстановитель H20 -2ē ⟶ 2H+2    |2|2|1 ― процесс окисления

Окислитель S0 +2ē ⟶ S-2              |2|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы водорода и серы. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов водорода и серы. Множители 1 и 1  являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти елементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами всех соединений (S, H2, H2S).


Сероводород H2S проявляет только восстановительные свойства, т. к. сера в этом соединении находится в минимальной степени окисления -2.
2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
H2S-2 + O20 ⟶ H2O + S+4O2-2
S-2 -6ē ⟶ S+4       |6|12|2 ― процесс окисления
O20 +4ē ⟶ 2O-2 
 |4|   |3  ―  процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы серы и кислорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 6 и 4. Это число 12, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 6 и 4, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов серы и кислорода. Множители 2 и 3 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элемент сера изменила степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этого элемента в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулой двух соединений серы (H2S, SO2). Поскольку элемент кислород изменил степень окисления не полностью (в правой части схемы имеется вещество H2O-2, в котором этот элемент имеет такую же степень окисления, как в исходной веществе), поэтому ставим коэффициент 3 только перед формулой кислорода O2. Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции сероводород (за счёт атомов серы в степени окисления -2) — восстановитель, а кислород  — окислитель.

Оксид серы (IV) SO2 проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства, т. к. сера в этом соединении находится в промежуточной степени окисления +4.
1) SO2 + C = S + CO2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
S+4O2 + C0 ⟶ S0 + C+4O2
C0 -4ē ⟶ C+4     |4|4|1 ― процесс окисления
S+4 +4ē ⟶ S0
    |4|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы углерода и серы. Находим наименьшее общее кратное для чисел 4 и 4. Это число 4, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 4 и 4, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов углерода и серы. Множители 1 и 1  являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти елементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами всех соединений (SO2, C, S, CO2).

В приведённой реакции углерод — восстановитель, а оксид серы (IV) (за счёт атомов серы в степени окисления +4)  — окислитель.

2) 2SO2 + 2NO = N2 + 2SO3
Схема окислительно-восстановительной реакции.
2SO2 + 2NO ⟶ N2 + 2SO3
S+4 -2ē ⟶ S+6       |2|4|2 ― процесс окисления
2N+2 +4ē ⟶ N2+6     |4|  |1 — процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы серы и азота. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 4. Это число 4, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 4, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов серы и азота. Множители 2 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента серы в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулами двух соединений серы (SO2, SO3), а разными являются индексы элемента азота в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем), поскольку  относится к двум атомам азота, перед формулой азота N2.
В приведённой реакции оксид серы (IV) (за счёт атомов серы в степени окисления +4) — восстановитель, а оксид азота (II) (за счёт атомов азота в степени окисления +2)  — окислитель.

Серная кислота H2SO4 проявляет окислительные свойства, т. к. сера в этом соединении находится максимальной степени окисления +6.
H2SO4 (разб.) + Zn = ZnSO4 + H2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
H2+1SO4 + Zn0 ⟶ Zn+2SO4 + H20
Zn0 -2ē ⟶ Zn+2     |2|2|1 ― процесс окисления

2H+1 +2ē ⟶ H20    |2|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы цинка и водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов цинка и водорода. Множители 1 и 1  являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти елементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами всех соединений (H2SO4, Zn, ZnSO4, H2).

В приведённой реакции цинк — восстановитель, а серная кислота (за счёт атомов водорода в степени окисления +1)  — окислитель.


Упражнение 2
Охарактеризуйте: а) сернистый газ; б) оксид серы (VI) по плану: получение, свойства, применение. Напишите уравнения соответствующих реакций.
а) сернистый газ
Получение: 
а) в промышленности – сжигание серы или обжиг пирита:
S + O2 = SO2
2FeS2 + 5O2 = 2FeO + 4SO2
б) в лаборатории – воздействием сильных кислот на сульфиты:
Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2↑   (при t0)

Свойства: бесцветный газ с характерным запахом, ядовит, проявляет свойства типичного кислотного оксида: 
1. Взаимодействует с водой с образованием сернистой кислоты:
H2O + SO2 = H2SO3
2. Взаимодействует с щелочами с образованием сульфитов:
2NaOH + SO2 ⟶ Na2SO3 + H2O
3. Проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства, т. к. сера в этом соединении находится в промежуточной степени окисления +4.
1) SO2 + C = S + CO2
   C0 -4ē ⟶ C+4     |2|2|1 ― процесс окисления

   S+4 + 4ē ⟶ S0   |4|  |1 ― процесс восстановления
В приведённой реакции углерод — восстановитель, а оксид серы (IV) (за счёт атомов серы в степени окисления +4)  — окислитель.
2) 2SO2 + 2NO = N2 + 2SO3
   S+4 -2ē ⟶ S+6        |2|4|2 ― процесс окисления

   2N+2 +4ē ⟶ N2+6     |4|  |1 ― процесс восстановления
В приведённой реакции оксид серы (IV) (за счёт атомов серы в степени окисления +4) — восстановитель, а оксид азота (II) (за счёт атомов азота в степени окисления +2)  — окислитель.

Применение:
большая часть оксида серы (IV) используется для производства сернистой кислоты и оксида серы (VI). Также используется в качестве консерванта (пищевая добавка E220), и для отбеливания соломы, шёлка и шерсти.

б) оксид серы (VI)
Получение: 
в промышленности – окисление оксида серы (IV) кислородом воздуха при нагревании, в присутствии катализатора (V2O5):
2SO2 + O2 ⇄ 2SO3

Свойства: летучая бесцветная жидкость с удушающим запахом, проявляет типичные свойства кислотных оксидов: 
1) взаимодействует с водой с образованием серной кислоты:
SO3 + H2O = H2SO4
2) Взаимодействует с основными оксидами с образованием сульфатов:
SO3 + CaO = CaSO4
3) Взаимодействует со щелочами с образованием сульфатов:
SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
Применение:
оксид серы (IV) используют в основном для производства серной кислоты.

Упражнение 3 Напишите уравнения реакций, характеризующих свойства разбавленной серной кислоты как электролита. Какое свойство является окислительно-восстановительным процессом? Какие реакции можно отнести к реакциям ионного обмена? Рассмотрите их с точки зрения теории электролитической диссоциации.
Окислительно-восстановительным процессом является свойство взаимодействия серной кислоты с металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода:
H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2
Схема окислительно-восстановительной реакции.

H2+1SO4 + Zn0 = Zn+2SO4 + H20
Zn0 -2ē ⟶ Zn+2    |2|2|1 ― процесс окисления
2H+1 +2ē ⟶ H20   |2|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы цинка и водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов цинка и водорода. Множители 1 и 1  являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти елементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами всех соединений (H2SO4, Zn, ZnSO4, H2).

В приведённой реакции цинк — восстановитель, а серная кислота (за счёт атомов водорода в степени окисления +1)  — окислитель.


К реакциям ионного обмена можно отнести реакции взаимодействия:
1) с основными оксидами:
СuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
CuO + 2H+ + SO42- = Cu2+ + SO42- + H2O
CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O
2) с основаниями
(реакция нейтрализации):
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O
2H+ + SO42- + 2Na+ + 2OH- = 2Na+ + SO42- + H2O
H+ + OH- = H2O
3) с солями, если образуется газ или осадок:
BaCl2 + H2SO4 = 2HCl + BaSO4
Ba2+ + 2Cl- + 2H+ + SO42- = 2H+ + 2Cl- + BaSO4
Ba2+ + SO42- = BaSO4

Упражнение 4 Напишите уравнения реакций, лежащих в основе получения серной кислоты, согласно приведённой в параграфе схеме.
1) S + O2 = SO2
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2
2) 2SO2 + O2 ⇄ 2SO3  (t, кат.)
3) SO3 + H2O = H2SO4


Упражнение 5 В 400 мл воды растворили 40 г оксида серы (VI) (н.у.). Вычислите массовую долю серной кислоты в полученном растворе.
Дано: V(H2O)=400 мл, m(SO3)=40 г
Найти: ω(H2SO4)-?
Решение:

1. Вычисляем количество вещества оксида серы (VI) массой 40 г по формуле n=m/M.
Mr(SO3)=Ar(S)+3•Ar(O)=32+3•16=80, M(SO3)=80 г/моль
n(SO3)=m(SO3)/M(SO3)=40 г: 80 г/моль=0,5 моль

2. Составляем уравнение реакции:
SO+ H2O = H2SO4
По уравнению реакции n(SO3):n(H2SO4)=1:1, количество вещества одинаковое, поэтому:
n(H2SO4)=n(SO3)=0,5 моль
3. Вычисляем массу серной кислоты в количестве вещества 0,5 моль по формуле m=nM.
Mr(H2SO4)=2Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•1+32+4•16=98, M(H2SO4)=98 г/моль
m(H2SO4)=n(H2SO4)M(H2SO4)=0,5 моль  98 г/моль=49 г
4. Рассчитываем массу воды:
m(H2O)=ρ(H2O)V(H2O)=1 г/мл •400 мл=400 г

5. Рассчитываем массу раствора:
m(раствора)=m(H2O)+m(SO3)=400 г + 40 г = 440 г

6. Вычисляем массовую долю H2SO4 в растворе:
ω(H2SO4)=m(H2SO4)/m(раствора)=49 г: 440 г=0,111, или 11,1%

2-й способ
1. Составим химическое уравнение:
40 г                  x г
SO+ H2O = H2SO4
80 г                  98 г 

Над формулами соединений SO3 и H2SO4 записываем заданную в условии задачи массу оксида серы (VI) (40 г) и неизвестную массу серной кислоты (х г), а под формулами соединений ― массы соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярную массу веществ и, соответственно, массу 1 моль.
Mr(SO3)=Ar(S)+3•Ar(O)=32+3•16=80, M(SO3)=80 г/моль, масса 1 моль=80 г
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•1+32+4•16=98, M(H2SO4)=98 г/моль, масса 1 моль=98 г
2. Массу серной кислоты рассчитываем с помощью пропорции:
40 г / 80 г = х г / 98 г,  отсюда по свойству пропорции имеем: х г • 80 г = 98 г • 40 г
х=m(H2SO4)=98 г • 40 г : 80 г=49 г

3. Рассчитываем массу воды:
m(H2O)=ρ(H2O)V(H2O)=1 г/мл •400 мл=400 г

5. Рассчитываем массу раствора:
m(раствора)=m(H2O)+m(SO3)=400 г + 40 г = 440 г

6. Вычисляем массовую долю H2SO4 в растворе:
ω(H2SO4)=m(H2SO4)/m(раствора)=49 г: 440 г=0,111, или 11,1%

Ответ: 11,1%

Упражнение 6 Дайте характеристику реакции синтеза оксида серы (VI), используя все изученные вами классификации реакций.
2SO2 + O2 ⇄ 2SO3  (t, кат.)
Реакция соединения, обратимая, каталитическая, эндотермическая, гомогенная, окислительно-восстановительная.

Упражнение 7 В 5 л воды растворили 500 г медного купороса. Вычислите массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе.
Известно: V(Н2О)=5 л=5000 мл, m(CuSO4•5H2O)=500 г
Найти: ω(CuSO4)-?
Решение
1-й способ
1. Вычисляем молярную массу и, соответственно, массу 1 моль медного купороса.
M(CuSO4•5H2O)=M(CuSO4)+5•M(H2O)=160+5•18=250, где
Mr(CuSO4)=Ar(Cu)+Ar(S)+4•Ar(O)=64+32+4•16=160,
Mr(H2O)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18

Масса 1 моль m(CuSO4•5H2O)=250 г
2. Вычисляем массу соли CuSO4 в 500 г купороса.
В 250 г CuSO4•5H2O содержится 160 г CuSO4,
в 500 г CuSO4•5H2O ― х г CuSO4
250 г / 500 г = 160 г / х г, отсюда по свойству пропорции имеем: х г • 250 г = 160 г • 500 г
х=m(CuSO4)=160 г • 500 г: 250 г = 320 г
3. Рассчитываем массу воды:
m(H2O)=ρ(H2O)V(H2O)=1 г/мл 5000 мл=5000 г

4. Рассчитываем массу раствора:
m(раствора)=m(Н2О)+m(CuSO4•5H2O)=5000 г + 500 г=5500 г
5. Вычисляем массовую долю CuSO4 в растворе:
ω(CuSO4)=m(CuSO4)/m(раствора)=320 г: 5500 г=0,058, или 5,8%
2-й способ
1. Вычисляем молярную массу и, соответственно, массу 1 моль медного купороса.
M(CuSO4•5H2O)=M(CuSO4)+5•M(H2O)=160+5•18=250, где
Mr(CuSO4)=Ar(Cu)+Ar(S)+4•Ar(O)=64+32+4•16=160,
Mr(H2O)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18

Масса 1 моль m(CuSO4•5H2O)=250 г
2. Вычисляем массовую долю соли в медном купоросе массой 1 моль.
ω(CuSO4)=m(ω(CuSO4))/m(CuSO4•5H2O)=250 г: 500 г=0,5
3. Из формулы вычисления массовой доли соли в медном купоросе находим массу соли CuSO4.
m(CuSO4)=m(CuSO4•5H2O)•ω(CuSO4)=500 г • 0,5=250 г
4. Рассчитываем массу раствора:
m(раствора)=m(Н2О)+m(CuSO4•5H2O)=5000 г + 500 г=5500 г
5. Вычисляем массовую долю CuSO4 в растворе:
ω(CuSO4)=m(CuSO4)/m(раствора)=320 г: 5500 г=0,058, или 5,8%

3-й способ
1. Вычисляем молярную массу и, соответственно, массу 1 моль медного купороса.
M(CuSO4•5H2O)=M(CuSO4)+5•M(H2O)=160+5•18=250, где
Mr(CuSO4)=Ar(Cu)+Ar(S)+4•Ar(O)=64+32+4•16=160,
Mr(H2O)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18

Масса 1 моль m(CuSO4•5H2O)=250 г

2. Вычисляем количество вещества CuSO4•5H2O массой 500 г по формуле: n=m/M.
n(CuSO4•5H2O)=m(CuSO4•5H2O)/M(CuSO4•5H2O)=500 г: 250 г/моль=2 моль
3. Находим количество вещества соли, содержащейся в 1 моль медного купороса.
В 1 моль медного купороса CuSO4•5H2O содержится 1 моль соли CuSO4, количества вещества одинаковые, поэтому
n(CuSO4)=n(CuSO4•5H2O)=2 моль
4. Вычисляем массу соли CuSO4 в количестве вещества 2 моль по формуле: m=n•M.
m(CuSO4)=n(CuSO4)•M(CuSO4)=2 моль • 160 г/моль=320 г
5. Рассчитываем массу раствора:
m(раствора)=m(Н2О)+m(CuSO4•5H2O)=5000 г + 500 г=5500 г
6. Вычисляем массовую долю CuSO4 в растворе:
ω(CuSO4)=m(CuSO4)/m(раствора)=320 г: 5500 г=0,058, или 5,8%

Ответ: 5,8%

Упражнение 8 Почему серную кислоту называют "хлебом химической промышленности"? Серная кислота представляет собой один из основных продуктов химического производства. Основные области её применения: производство минеральных удобрений, металлургия, очистка нефтепродуктов, производство других кислот, моющих средств, взрывчатых веществ, лекарств, красок.
%USERNAME%, оставишь комментарий?
Имя:*
E-Mail:


В каком классе вы учитесь?