Номер 6, страница 52 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 11. Сероводород. Сульфиды. Глава 1. Неметаллы - номер 6, страница 52.

Условие.

6. Сравните воду и сероводород. Для какого соединения более характерны кислотные свойства; восстановительные свойства? Какое из веществ более устойчиво к нагреванию?

Решение.

Решение 2.

Сравним воду ($H_2O$) и сероводород ($H_2S$) по нескольким параметрам, исходя из положения их центральных атомов, кислорода (O) и серы (S), в периодической системе элементов. Оба элемента находятся в 16-й группе (VI A), но кислород находится во 2-м периоде, а сера — в 3-м.

Для какого соединения более характерны кислотные свойства?

Кислотные свойства гидридов неметаллов в одной группе усиливаются сверху вниз. Это связано с увеличением атомного радиуса центрального атома ($r(S) > r(O)$) и, как следствие, увеличением длины связи водород-элемент. Связь $H–S$ длиннее и слабее, чем связь $H–O$. Из-за меньшей прочности связи сероводород легче диссоциирует в водном растворе с отщеплением катиона водорода ($H^+$), чем вода.
Диссоциация сероводорода: $H_2S \rightleftharpoons H^+ + HS^-$
Диссоциация воды: $H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$
Константа кислотности сероводорода по первой ступени ($K_a(H_2S) \approx 10^{-7}$) значительно выше, чем константа ионного произведения воды ($K_w = 10^{-14}$), которая характеризует ее кислотно-основные свойства. Таким образом, сероводород является более сильной кислотой, чем вода.

Ответ: Кислотные свойства более характерны для сероводорода ($H_2S$).

Для какого соединения более характерны восстановительные свойства?

Восстановительные свойства — это способность вещества отдавать электроны, при этом повышая свою степень окисления. В воде и сероводороде кислород и сера имеют низшую степень окисления -2, поэтому оба соединения могут выступать только в роли восстановителей.
Способность к отдаче электронов зависит от электроотрицательности элемента. Электроотрицательность в группе уменьшается сверху вниз. Кислород — один из самых электроотрицательных элементов (уступает только фтору), он прочно удерживает электроны. Сера менее электроотрицательна, поэтому она отдает электроны значительно легче, чем кислород. Следовательно, восстановительные свойства у сероводорода выражены гораздо сильнее, чем у воды. Вода является очень слабым восстановителем (окисляется только сильнейшими окислителями, например, фтором), в то время как сероводород — сильный восстановитель (легко окисляется кислородом воздуха, галогенами, перманганатом калия и т.д.).

Ответ: Восстановительные свойства более характерны для сероводорода ($H_2S$).

Какое из веществ более устойчиво к нагреванию?

Термическая устойчивость соединения определяется прочностью химических связей в его молекуле. Как уже отмечалось, связь $H–O$ в молекуле воды значительно прочнее, чем связь $H–S$ в молекуле сероводорода. Энергия связи $E(H–O)$ составляет около 463 кДж/моль, в то время как энергия связи $E(H–S)$ — около 347 кДж/моль.
Из-за большей прочности связей для разложения воды на простые вещества требуется гораздо более высокая температура. Сероводород начинает заметно разлагаться на водород и серу уже при температуре около 400 °C, в то время как термическое разложение воды становится существенным лишь при температурах выше 2000 °C.

Ответ: Вода ($H_2O$) более устойчива к нагреванию.