Решение теста «Сера и её соединения». Вариант 2

Хорошо, давайте разберем каждое задание по порядку. Тест «Сера и её соединения» Вариант 2 1. Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме серы Атом серы (S) имеет порядковый номер 16, что означает 16 электронов. Распределение электронов по энергетическим уровням: Первый уровень: 2 электрона Второй уровень: 8 электронов Третий уровень: 6 электронов Таким образом, распределение: 2, 8, 6. Ответ: 3) 2, 8, 6 2. Сера – более сильный окислитель, чем Окислительные свойства элементов в пределах одного периода усиливаются слева направо, а в пределах одной группы – снизу вверх. Сера находится в VI группе. Сравним с предложенными вариантами: 1) Фтор (F) – самый сильный окислитель. 2) Хлор (Cl) – сильный окислитель, сильнее серы. 3) Фосфор (P) – находится в V группе, левее серы, поэтому сера сильнее фосфора. 4) Кислород (O) – находится в той же группе, что и сера, но выше, поэтому кислород сильнее серы. Следовательно, сера является более сильным окислителем, чем фосфор. Ответ: 3) Фосфор 3. Степени окисления серы изменяются с +6, -2, 0 в группе веществ Рассмотрим степени окисления серы в каждом варианте: 1) S, SO₂, SO₃ S: 0 SO₂: +4 SO₃: +6 Здесь нет -2. 2) H₂SO₄, SO₂, H₂S H₂SO₄: +6 SO₂: +4 H₂S: -2 Здесь есть +6 и -2, но нет 0. 3) Na₂SO₄, K₂S, S Na₂SO₄: +6 K₂S: -2 S: 0 Здесь присутствуют степени окисления +6, -2, 0. 4) SO₃, K₂SO₃, S SO₃: +6 K₂SO₃: +4 S: 0 Здесь нет -2. Ответ: 3) Na₂SO₄, K₂S, S 4. Схема превращения S⁺⁶ → S⁺⁴ соответствует уравнению реакции Нам нужно найти реакцию, где степень окисления серы изменяется с +6 на +4. 5) SO₃ + H₂O → H₂SO₄ В SO₃ сера имеет степень окисления +6. В H₂SO₄ сера также имеет степень окисления +6. Изменения нет. 6) 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ В SO₂ сера имеет степень окисления +4. В SO₃ сера имеет степень окисления +6. Изменение с +4 на +6. 7) H₂SO₄ + Zn → ZnSO₄ + H₂ В H₂SO₄ сера имеет степень окисления +6. В ZnSO₄ сера также имеет степень окисления +6. Изменения нет. 8) Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O В H₂SO₄ сера имеет степень окисления +6. В SO₂ сера имеет степень окисления +4. Это соответствует изменению с +6 на +4. Ответ: 8) Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O 5. Раствор серной кислоты может взаимодействовать со всеми веществами группы Серная кислота (H₂SO₄) – сильная кислота. Она взаимодействует с: * Основными оксидами * Основаниями * Некоторыми металлами (стоящими до водорода в ряду активности, а концентрированная – и с некоторыми после водорода) * Солями, если образуется газ, осадок или слабый электролит. Рассмотрим группы: 5) MgO, CO₂, NaCl, Fe(OH)₃ MgO (основный оксид) – да. CO₂ (кислотный оксид) – нет (кислота с кислотным оксидом не реагирует). NaCl (соль) – нет (не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита). Fe(OH)₃ (основание) – да. Эта группа не подходит из-за CO₂ и NaCl. 6) CuO, Fe, HNO₃, NaOH CuO (основный оксид) – да. Fe (металл до водорода) – да (с разбавленной H₂SO₄). HNO₃ (кислота) – нет (кислота с кислотой не реагирует). NaOH (основание) – да. Эта группа не подходит из-за HNO₃. 7) NaOH, ZnO, Cu, Na₂CO₃ NaOH (основание) – да. ZnO (амфотерный оксид) – да. Cu (металл после водорода) – да (с концентрированной H₂SO₄). Na₂CO₃ (соль, образуется газ CO₂) – да. Все вещества этой группы взаимодействуют с серной кислотой. 8) Mg(OH)₂, BaCl₂, FeO, Zn Mg(OH)₂ (основание) – да. BaCl₂ (соль, образуется осадок BaSO₄) – да. FeO (основный оксид) – да. Zn (металл до водорода) – да. Все вещества этой группы взаимодействуют с серной кислотой. В задании, вероятно, подразумевается, что нужно выбрать одну группу, где все вещества взаимодействуют. Обе группы 7 и 8 подходят. Если нужно выбрать только один вариант, то, возможно, есть нюансы, но по общим правилам обе группы верны. Давайте перепроверим. Если речь идет о "растворе серной кислоты", то обычно подразумевается разбавленная. С разбавленной H₂SO₄: Группа 7: NaOH – да. ZnO – да. Cu – нет (с разбавленной не реагирует). Na₂CO₃ – да. Группа 8: Mg(OH)₂ – да. BaCl₂ – да. FeO – да. Zn – да. Таким образом, если речь о разбавленной серной кислоте, то группа 8 подходит полностью. Если о концентрированной, то и 7, и 8. Обычно, если не указано, подразумевается разбавленная. Ответ: 8) Mg(OH)₂, BaCl₂, FeO, Zn 6. И сернистый газ, и оксид серы (VI) будут реагировать со следующей парой веществ Сернистый газ (SO₂) – кислотный оксид, проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства. Оксид серы (VI) (SO₃) – кислотный оксид, проявляет только окислительные свойства. Рассмотрим варианты: 1) H₂O и CO₂ SO₂ + H₂O → H₂SO₃ (да) SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (да) SO₂ + CO₂ – нет SO₃ + CO₂ – нет Не подходит из-за CO₂. 2) NaOH и Ca(OH)₂ SO₂ + NaOH → Na₂SO₃ + H₂O (да) SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃ + H₂O (да) SO₃ + NaOH → Na₂SO₄ + H₂O (да) SO₃ + Ca(OH)₂ → CaSO₄ + H₂O (да) Оба оксида серы (кислотные оксиды) реагируют с основаниями. Эта пара подходит. 3) H₂O и Cl₂ SO₂ + H₂O → H₂SO₃ (да) SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (да) SO₂ + Cl₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HCl (да, SO₂ восстановитель) SO₃ + Cl₂ – нет (SO₃ уже в высшей степени окисления, не может быть восстановителем для Cl₂) Не подходит из-за SO₃ и Cl₂. 4) H₂S и O₂ SO₂ + H₂S → S + H₂O (да, SO₂ окислитель) SO₂ + O₂ → SO₃ (да, SO₂ восстановитель) SO₃ + H₂S → S + H₂SO₄ (да, SO₃ окислитель) SO₃ + O₂ – нет (SO₃ уже в высшей степени окисления, не может быть окислен O₂) Не подходит из-за SO₃ и O₂. Ответ: 2) NaOH и Ca(OH)₂ 7. Для осуществления превращения H₂S → SO₂ → SO₃ → K₂SO₄ нужно последовательно использовать Рассмотрим каждое превращение: 1) H₂S → SO₂ Сероводород (H₂S) – восстановитель. Для получения SO₂ его нужно окислить. Например, с помощью кислорода: \(2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O\) (при избытке кислорода). 2) SO₂ → SO₃ Сернистый газ (SO₂) – восстановитель. Для получения SO₃ его нужно окислить. Например, с помощью кислорода в присутствии катализатора (V₂O₅): \(2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5} 2SO_3\). 3) SO₃ → K₂SO₄ Оксид серы (VI) (SO₃) – кислотный оксид. Для получения соли K₂SO₄ его нужно растворить в воде, а затем нейтрализовать основанием, или сразу прореагировать с основным оксидом или основанием. Например, \(SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4\), затем \(H_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O\). Или напрямую: \(SO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + H_2O\). Теперь посмотрим на предложенные варианты: 5) Воду, кислород, оксид калия H₂S + O₂ → SO₂ (да) SO₂ + O₂ → SO₃ (да) SO₃ + K₂O → K₂SO₄ (да) Эта последовательность подходит. 6) Кислород, кислород, гидроксид калия H₂S + O₂ → SO₂ (да) SO₂ + O₂ → SO₃ (да) SO₃ + 2KOH → K₂SO₄ + H₂O (да) Эта последовательность также подходит. 7) Кислород, воду, калий H₂S + O₂ → SO₂ (да) SO₂ + H₂O → H₂SO₃ (нет, нужно SO₃) Не подходит. 8) Воду, кислород, карбонат калия H₂S + H₂O – нет (вода не окислитель для H₂S) Не подходит. Между вариантами 5 и 6. Оба варианта 5 и 6 кажутся верными. 5) Воду, кислород, оксид калия H₂S + O₂ → SO₂ SO₂ + O₂ → SO₃ SO₃ + K₂O → K₂SO₄ 6) Кислород, кислород, гидроксид калия H₂S + O₂ → SO₂ SO₂ + O₂ → SO₃ SO₃ + 2KOH → K₂SO₄ + H₂O Оба варианта приводят к нужному результату. Если нужно выбрать один, то, возможно, есть предпочтение в реагентах. K₂O – это основной оксид, KOH – это основание. Оба реагируют с SO₃. Давайте еще раз посмотрим на формулировку. "Последовательно использовать". Если мы используем "кислород" дважды, то это может быть записано как "кислород, кислород". Предпочтительнее выбрать вариант, где реагенты указаны более точно для каждого шага. В варианте 5: 1. Окисление H₂S кислородом до SO₂. 2. Окисление SO₂ кислородом до SO₃. 3. Взаимодействие SO₃ с оксидом калия (K₂O) для получения K₂SO₄. В варианте 6: 1. Окисление H₂S кислородом до SO₂. 2. Окисление SO₂ кислородом до SO₃. 3. Взаимодействие SO₃ с гидроксидом калия (KOH) для получения K₂SO₄. Оба варианта корректны с химической точки зрения. Если это тест с одним правильным ответом, то может быть какой-то нюанс. Однако, если исходить из общих знаний, оба подходят. Давайте выберем 6, так как KOH – более распространенный реагент для получения солей из кислотных оксидов, чем K₂O. Ответ: 6) Кислород, кислород, гидроксид калия 8. Качественную реакцию на сульфат-анион можно представить сокращённым ионным уравнением Качественной реакцией на сульфат-анион (SO₄^2-) является образование нерастворимого сульфата бария (BaSO₄) при взаимодействии с ионами бария (Ba²⁺). Сокращенное ионное уравнение: \(Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow\) Рассмотрим варианты: 5) 2H⁺ + SO₄^2- → H₂SO₄ Это образование серной кислоты, которая является сильным электролитом и диссоциирует. Не является качественной реакцией. 6) Cu²⁺ + SO₄^2- → CuSO₄ Сульфат меди (II) растворим. Не является качественной реакцией. 7) Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄ Это образование нерастворимого сульфата бария. Это качественная реакция. 8) Zn⁰ + 2H⁺ → H₂O + Zn²⁺ Это реакция цинка с кислотой, не имеет отношения к сульфат-аниону. Ответ: 7) Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄ 9. Газ, обладающий запахом тухлых яиц, образующий при растворении в воде слабую кислоту, называется Газ с запахом тухлых яиц – это сероводород (H₂S). При растворении в воде он образует сероводородную кислоту (H₂S), которая является слабой кислотой. 1) Сернистый – сернистый газ (SO₂) имеет резкий запах, но не тухлых яиц. 2) Угарный – угарный газ (CO) не имеет запаха. 3) Сероводород – да, это H₂S. 4) Йодоводород – йодоводород (HI) – газ с резким запахом, но не тухлых яиц. Ответ: 3) Сероводород 10. Концентрированную серную кислоту прилили к медным стружкам и нагрели. Продуктами реакции будут Концентрированная серная кислота при нагревании реагирует с медью (металл, стоящий после водорода в ряду активности). В этой реакции серная кислота выступает как окислитель, а медь – как восстановитель. Уравнение реакции: \(Cu + 2H_2SO_{4(конц.)} \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O\) Продукты реакции: сульфат меди (II) (CuSO₄), сернистый газ (SO₂) и вода (H₂O). Рассмотрим варианты: 1) CuS и H₂S Это продукты реакции меди с разбавленной серной кислотой, если бы медь была активнее водорода, или с сероводородом. Неверно. 2) CuSO₄ и H₂ Водород (H₂) выделяется при реакции металлов с разбавленными кислотами, если металл стоит до водорода. Неверно. 3) CuSO₄ и H₂O Неполный список продуктов. 4) CuSO₄, SO₂ и H₂O Это полный и правильный список продуктов. Ответ: 4) CuSO₄, SO₂ и H₂O 11. На полное «растворение» алюминия массой 2,7 г затратится серной кислоты (в г) Реакция алюминия с серной кислотой: \(2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 \uparrow\) Дано: масса алюминия \(m(Al) = 2,7\) г. Найти: масса серной кислоты \(m(H_2SO_4)\). 1. Найдем молярную массу алюминия: \(M(Al) = 27\) г/моль. 2. Найдем количество вещества алюминия: \(n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{2,7 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}\) 3. По уравнению реакции, 2 моль Al реагируют с 3 моль H₂SO₄. Значит, \(n(H_2SO_4) = n(Al) \times \frac{3}{2} = 0,1 \text{ моль} \times \frac{3}{2} = 0,15 \text{ моль}\) 4. Найдем молярную массу серной кислоты: \(M(H_2SO_4) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 2 + 32 + 64 = 98\) г/моль. 5. Найдем массу серной кислоты: \(m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \times M(H_2SO_4) = 0,15 \text{ моль} \times 98 \text{ г/моль} = 14,7 \text{ г}\) Ответ: 2) 14,7 г 12. Через 160 г 10% раствора гидроксида натрия пропускают сернистый газ. Сколько г средней соли получится? Дано: Масса раствора NaOH \(m_{р-ра}(NaOH) = 160\) г. Массовая доля NaOH \(\omega(NaOH) = 10\% = 0,1\). Найти: масса средней соли. 1. Найдем массу NaOH в растворе: \(m(NaOH) = m_{р-ра}(NaOH) \times \omega(NaOH) = 160 \text{ г} \times 0,1 = 16 \text{ г}\) 2. Найдем молярную массу NaOH: \(M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40\) г/моль. 3. Найдем количество вещества NaOH: \(n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{16 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}\) 4. Сернистый газ (SO₂) – кислотный оксид. При взаимодействии с гидроксидом натрия (NaOH) может образоваться средняя соль (сульфит натрия, Na₂SO₃) или кислая соль (гидросульфит натрия, NaHSO₃), в зависимости от соотношения реагентов. Реакция образования средней соли: \(SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O\) Реакция образования кислой соли: \(SO_2 + NaOH \rightarrow NaHSO_3\) В задаче спрашивается, сколько грамм средней соли получится. Это означает, что SO₂ пропускают до образования средней соли, или что NaOH находится в избытке или в стехиометрическом соотношении для образования средней соли. По уравнению для средней соли: 1 моль SO₂ реагирует с 2 моль NaOH. Если весь NaOH (0,4 моль) прореагирует с SO₂ с образованием средней соли, то потребуется 0,4 / 2 = 0,2 моль SO₂. Количество вещества Na₂SO₃, которое образуется: \(n(Na_2SO_3) = \frac{1}{2} n(NaOH) = \frac{1}{2} \times 0,4 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}\) 5. Найдем молярную массу сульфита натрия (Na₂SO₃): \(M(Na_2SO_3) = 2 \times 23 + 32 + 3 \times 16 = 46 + 32 + 48 = 126\) г/моль. 6. Найдем массу средней соли (Na₂SO₃): \(m(Na_2SO_3) = n(Na_2SO_3) \times M(Na_2SO_3) = 0,2 \text{ моль} \times 126 \text{ г/моль} = 25,2 \text{ г}\) Ответ: 2) 25,2 г