Номер 1, страница 55 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 12. Сернистый газ. Глава 1. Неметаллы - номер 1, страница 55.

Условие.

1. Расскажите о свойствах сернистого газа.

Решение.

Решение 2.

Сернистый газ, также известный как диоксид серы или оксид серы(IV), имеет химическую формулу $SO_2$. Это соединение, в котором сера проявляет степень окисления $+4$. Рассмотрим его основные физические и химические свойства.

Физические свойства

• При нормальных условиях сернистый газ — это бесцветный газ с резким, удушливым запахом (характерный запах зажженной спички).
• Он значительно тяжелее воздуха (примерно в 2,2 раза). Молярная масса $SO_2$ составляет $\approx 64$ г/моль, в то время как средняя молярная масса воздуха около $29$ г/моль.
• Хорошо растворяется в воде. При температуре $20^\circ C$ в 1 объеме воды растворяется около 40 объемов $SO_2$.
• Легко сжижается. При атмосферном давлении переходит в жидкое состояние при температуре $-10^\circ C$.
• Сернистый газ токсичен. Вдыхание его паров вызывает раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз. Высокие концентрации могут привести к серьезным последствиям для здоровья.

Химические свойства

Химические свойства диоксида серы определяются его природой как кислотного оксида и промежуточной степенью окисления серы $(+4)$.

1. Кислотные свойства

$SO_2$ является типичным кислотным оксидом. Он вступает в реакции:

• С водой, образуя слабую и неустойчивую сернистую кислоту $H_2SO_3$, которая существует только в водном растворе:
  $SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$

• С основными оксидами, образуя соли — сульфиты:
  $SO_2 + CaO \rightarrow CaSO_3$

• Со щелочами, образуя средние соли (сульфиты) или кислые соли (гидросульфиты) в зависимости от соотношения реагентов:
  $SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$ (при избытке щёлочи)
  $SO_2 + NaOH \rightarrow NaHSO_3$ (при избытке $SO_2$)

2. Окислительно-восстановительные свойства

Атом серы в $SO_2$ имеет степень окисления $+4$, которая является промежуточной между низшей $(-2)$ и высшей $(+6)$. Поэтому диоксид серы может проявлять свойства как восстановителя, так и окислителя.

• Восстановительные свойства (более характерны). $SO_2$ окисляется до степени окисления $+6$, взаимодействуя с сильными окислителями.

  • Окисляется кислородом в присутствии катализатора ($V_2O_5$) до оксида серы(VI) $SO_3$. Эта реакция является основной в производстве серной кислоты:
    $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

  • Обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия (качественные реакции на $SO_2$):
    $SO_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HBr$
    $5SO_2 + 2KMnO_4 + 2H_2O \rightarrow K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 2H_2SO_4$

• Окислительные свойства (проявляются в реакциях с сильными восстановителями). $SO_2$ восстанавливается, понижая степень окисления серы (чаще всего до $0$).

  • Реагирует с сероводородом, образуя элементарную серу (основа процесса Клауса для получения серы из промышленных газов):
    $SO_2 + 2H_2S \rightarrow 3S \downarrow + 2H_2O$

  • Восстанавливается углем при высокой температуре:
    $SO_2 + 2C \xrightarrow{t^{\circ}} S + 2CO$

Ответ:

Сернистый газ ($SO_2$) — это бесцветный токсичный газ с резким запахом, который тяжелее воздуха и хорошо растворим в воде. С химической точки зрения он является кислотным оксидом, так как реагирует с водой (образуя сернистую кислоту), основными оксидами и щелочами (образуя сульфиты и гидросульфиты). Также он проявляет двойственные окислительно-восстановительные свойства: чаще выступает как восстановитель (окисляясь до $S^{+6}$), но в реакциях с сильными восстановителями является окислителем (восстанавливаясь до $S^0$).