Подумай, ответь, выполни...
1. Объясните, в каких случаях сера может проявлять свойства окислителя, а в каких — восстановителя. Приведите примеры.
Сера может проявлять свойства окислителя, когда её степень окисления понижается. Это происходит, когда сера реагирует с менее электроотрицательными элементами, например, с металлами или водородом. В этих реакциях сера принимает электроны.
Пример: \( \text{H}_2 + \text{S} = \text{H}_2\text{S} \) (сера из 0 переходит в -2, является окислителем).
Сера может проявлять свойства восстановителя, когда её степень окисления повышается. Это происходит, когда сера реагирует с более электроотрицательными элементами, например, с кислородом или фтором. В этих реакциях сера отдает электроны.
Пример: \( \text{S} + \text{O}_2 = \text{SO}_2 \) (сера из 0 переходит в +4, является восстановителем).
2. Составьте уравнения реакций, при которых из простых веществ образуются сложные вещества: Li2S, ZnS, SO2, SF6. Поясните, какие свойства (окислительные или восстановительные) проявляет сера в этих реакциях.
Образование Li2S:
\( 2\text{Li} + \text{S} = \text{Li}_2\text{S} \)
В этой реакции сера (степень окисления 0) принимает электроны от лития и переходит в степень окисления -2. Сера проявляет свойства окислителя.
Образование ZnS:
\( \text{Zn} + \text{S} = \text{ZnS} \)
В этой реакции сера (степень окисления 0) принимает электроны от цинка и переходит в степень окисления -2. Сера проявляет свойства окислителя.
Образование SO2:
\( \text{S} + \text{O}_2 = \text{SO}_2 \)
В этой реакции сера (степень окисления 0) отдает электроны кислороду и переходит в степень окисления +4. Сера проявляет свойства восстановителя.
Образование SF6:
\( \text{S} + 3\text{F}_2 = \text{SF}_6 \)
В этой реакции сера (степень окисления 0) отдает электроны фтору и переходит в степень окисления +6. Сера проявляет свойства восстановителя.
3. При образовании из простых веществ 1 моль оксида серы(IV) выделяется теплота в количестве 332,8 кДж. Сколько выделится теплоты при сгорании 1 г серы?
Уравнение реакции образования оксида серы(IV) (SO2) из простых веществ:
\( \text{S} + \text{O}_2 = \text{SO}_2 + 332,8 \text{ кДж} \)
Из уравнения видно, что при образовании 1 моль SO2 (что соответствует сгоранию 1 моль серы) выделяется 332,8 кДж теплоты.
Молярная масса серы (S) равна 32 г/моль.
Значит, при сгорании 32 г серы выделяется 332,8 кДж теплоты.
Нам нужно найти, сколько теплоты выделится при сгорании 1 г серы.
Составим пропорцию:
\( \frac{32 \text{ г S}}{332,8 \text{ кДж}} = \frac{1 \text{ г S}}{x \text{ кДж}} \)
\( x = \frac{1 \text{ г S} \times 332,8 \text{ кДж}}{32 \text{ г S}} \)
\( x = \frac{332,8}{32} \)
\( x = 10,4 \text{ кДж} \)
Ответ: При сгорании 1 г серы выделится 10,4 кДж теплоты.
Тестовые задания
1. Установите соответствие между приведённой схемой химической реакции и примером, иллюстрирующим её.
Схемы реакций:
1) \( \text{S}^0 \rightarrow \text{S}^{-2} \)
2) \( \text{S}^{-2} \rightarrow \text{S}^{+6} \)
3) \( \text{S}^{+4} \rightarrow \text{S}^0 \)
Примеры реакций:
А. \( 2\text{H}_2\text{S} + 3\text{O}_2 = 2\text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \)
Б. \( \text{H}_2 + \text{S} = \text{H}_2\text{S} \)
В. \( 2\text{SO}_2 + \text{O}_2 = 2\text{SO}_3 \)
Г. \( \text{S} + \text{O}_2 = \text{SO}_2 \)
Д. \( 2\text{H}_2\text{S} + \text{SO}_2 = 3\text{S} + 2\text{H}_2\text{O} \)
Давайте определим степени окисления серы в каждом примере:
А. \( 2\text{H}_2\text{S} + 3\text{O}_2 = 2\text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \)
В \( \text{H}_2\text{S} \) сера имеет степень окисления -2.
В \( \text{SO}_2 \) сера имеет степень окисления +4.
Изменение: \( \text{S}^{-2} \rightarrow \text{S}^{+4} \). Это не соответствует ни одной из схем напрямую, но показывает окисление серы.
Б. \( \text{H}_2 + \text{S} = \text{H}_2\text{S} \)
В \( \text{S} \) сера имеет степень окисления 0.
В \( \text{H}_2\text{S} \) сера имеет степень окисления -2.
Изменение: \( \text{S}^0 \rightarrow \text{S}^{-2} \). Это соответствует схеме 1.
В. \( 2\text{SO}_2 + \text{O}_2 = 2\text{SO}_3 \)
В \( \text{SO}_2 \) сера имеет степень окисления +4.
В \( \text{SO}_3 \) сера имеет степень окисления +6.
Изменение: \( \text{S}^{+4} \rightarrow \text{S}^{+6} \). Это не соответствует ни одной из схем напрямую.
Г. \( \text{S} + \text{O}_2 = \text{SO}_2 \)
В \( \text{S} \) сера имеет степень окисления 0.
В \( \text{SO}_2 \) сера имеет степень окисления +4.
Изменение: \( \text{S}^0 \rightarrow \text{S}^{+4} \). Это не соответствует ни одной из схем напрямую.
Д. \( 2\text{H}_2\text{S} + \text{SO}_2 = 3\text{S} + 2\text{H}_2\text{O} \)
В \( \text{H}_2\text{S} \) сера имеет степень окисления -2.
В \( \text{SO}_2 \) сера имеет степень окисления +4.
В \( \text{S} \) сера имеет степень окисления 0.
Здесь происходят два изменения: \( \text{S}^{-2} \rightarrow \text{S}^0 \) и \( \text{S}^{+4} \rightarrow \text{S}^0 \). Второе изменение соответствует схеме 3.
Соответствие:
1) \( \text{S}^0 \rightarrow \text{S}^{-2} \) соответствует Б. \( \text{H}_2 + \text{S} = \text{H}_2\text{S} \)
2) \( \text{S}^{-2} \rightarrow \text{S}^{+6} \) - такой реакции среди примеров нет. Возможно, в задании опечатка или подразумевается более сложная реакция. Если бы была реакция, например, \( \text{H}_2\text{S} + 4\text{Cl}_2 + 4\text{H}_2\text{O} = \text{H}_2\text{SO}_4 + 8\text{HCl} \), то там сера из -2 перешла бы в +6. Но из предложенных вариантов ни один не подходит. Давайте перепроверим степени окисления в примерах.
Перепроверим примеры на предмет \( \text{S}^{-2} \rightarrow \text{S}^{+6} \):
А. \( \text{S}^{-2} \rightarrow \text{S}^{+4} \)
Б. \( \text{S}^0 \rightarrow \text{S}^{-2} \)
В. \( \text{S}^{+4} \rightarrow \text{S}^{+6} \)
Г. \( \text{S}^0 \rightarrow \text{S}^{+4} \)
Д. \( \text{S}^{-2} \rightarrow \text{S}^0 \) и \( \text{S}^{+4} \rightarrow \text{S}^0 \)
Действительно, реакции, где сера из -2 переходит в +6, среди предложенных нет. Возможно, имелась в виду реакция, где сера из -2 переходит в +4 (пример А) или из +4 в +6 (пример В). Но схема четко указывает на +6. Если строго следовать схеме, то для 2) нет подходящего примера. Однако, если предположить, что в задании есть неточность и нужно выбрать наиболее близкий вариант, то А (из -2 в +4) или В (из +4 в +6) могли бы быть рассмотрены, но это не точно. Давайте пока оставим 2) без соответствия, если нет точного совпадения.
3) \( \text{S}^{+4} \rightarrow \text{S}^0 \) соответствует Д. \( 2\text{H}_2\text{S} + \text{SO}_2 = 3\text{S} + 2\text{H}_2\text{O} \) (здесь \( \text{SO}_2 \) с \( \text{S}^{+4} \) переходит в \( \text{S}^0 \)).
Итак, соответствие:
1) - Б
2) - Нет точного соответствия среди предложенных примеров.
3) - Д
2. Бинарные соединения серы с металлами называют
1) сульфатами
2) сульфитами
3) сульфидами
4) сернистыми металлами
Правильный ответ: 3) сульфидами.
Сульфаты содержат сульфат-ион \( \text{SO}_4^{2-} \).
Сульфиты содержат сульфит-ион \( \text{SO}_3^{2-} \).
Сульфиды содержат сульфид-ион \( \text{S}^{2-} \).
Сернистые металлы - это не химический термин для обозначения бинарных соединений.
Личный результат
Я знаю физические и химические свойства серы.
Я умею составлять уравнения реакций, подтверждающих окислительные и восстановительные свойства серы.
Я могу сравнивать свойства простых веществ серы и кислорода, разъяснять эти свойства в свете представлений об окислительно-восстановительных процессах.