Номер 9, страница 288 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 40. Сероводород и сульфиды - номер 9, страница 288.

Условие.

9. При сгорании некоторого неорганического соединения массой 3,3 г образовался сернистый газ $SO_2$ объёмом 2,24 л (н. у.) и вода $H_2O$ массой 0,9 г. Установите молекулярную формулу соединения. Составьте его структурную формулу. Напишите уравнения реакции этого вещества с гидроксидом натрия ($NaOH$).

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{исх. соед.}) = 3,3 \text{ г}$
$V(SO₂) = 2,24 \text{ л (н.у.)}$
$m(H₂O) = 0,9 \text{ г}$

Найти:

Молекулярную формулу - ?
Структурную формулу - ?
Уравнения реакции с $NaOH$ - ?

Решение:

Установление молекулярной формулы соединения

По продуктам сгорания (сернистый газ $SO₂$ и вода $H₂O$) определяем, что в состав исходного соединения входили атомы водорода (H) и серы (S). Проверим наличие кислорода (O). Предположим общую формулу соединения $H_xS_yO_z$.

1. Находим количество вещества продуктов реакции.

Количество вещества $SO₂$ (молярный объем газа при нормальных условиях $V_m = 22,4$ л/моль):
$n(SO₂) = \frac{V(SO₂)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Количество вещества $H₂O$ (молярная масса $M(H₂O) \approx 1 \cdot 2 + 16 = 18$ г/моль):
$n(H₂O) = \frac{m(H₂O)}{M(H₂O)} = \frac{0,9 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

2. Находим количество вещества и массу элементов в исходном соединении.

Атомы серы из исходного вещества полностью перешли в $SO₂$, поэтому:
$n(S) = n(SO₂) = 0,1 \text{ моль}$
Масса серы: $m(S) = n(S) \cdot M(S) = 0,1 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 3,2 \text{ г}$

Атомы водорода из исходного вещества полностью перешли в $H₂O$, поэтому:
$n(H) = 2 \cdot n(H₂O) = 2 \cdot 0,05 \text{ моль} = 0,1 \text{ моль}$
Масса водорода: $m(H) = n(H) \cdot M(H) = 0,1 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г/моль} = 0,1 \text{ г}$

3. Проверяем наличие кислорода.

Суммарная масса серы и водорода: $m(S) + m(H) = 3,2 \text{ г} + 0,1 \text{ г} = 3,3 \text{ г}$.
Эта масса равна массе исходного сгоревшего соединения, следовательно, кислород в его состав не входил.

4. Определяем простейшую формулу.

Находим мольное соотношение элементов: $n(H) : n(S) = 0,1 : 0,1 = 1 : 1$.
Простейшая формула соединения – HS.

5. Определяем молекулярную формулу.

Молекулярная формула будет $(HS)_n$. Учитывая, что соединение неорганическое, наиболее простым и известным представителем является дигидродисульфид (дисульфан), $H₂S₂$, где $n=2$.
Проверим это предположение по уравнению реакции сгорания:
$2H₂S₂ + 5O₂ \rightarrow 4SO₂ + 2H₂O$
Согласно уравнению, мольное соотношение продуктов $n(SO₂) : n(H₂O) = 4 : 2 = 2 : 1$.
По данным задачи, соотношение $n(SO₂) : n(H₂O) = 0,1 \text{ моль} : 0,05 \text{ моль} = 2 : 1$.
Соотношения совпадают, что подтверждает формулу $H₂S₂$.

Ответ: Молекулярная формула соединения – $H₂S₂$.

Составление структурной формулы

Атомы в молекуле дигидродисульфида соединены в следующей последовательности: атом водорода, атом серы, второй атом серы, второй атом водорода.

Ответ: Структурная формула: H–S–S–H.

Написание уравнений реакции с гидроксидом натрия

Дигидродисульфид $H₂S₂$ проявляет свойства слабой двухосновной кислоты и реагирует с гидроксидом натрия. В зависимости от соотношения реагентов, реакция может идти с образованием кислой или средней соли.

1. Образование кислой соли (гидродисульфида натрия) при мольном соотношении $H₂S₂ : NaOH = 1:1$:
$H₂S₂ + NaOH \rightarrow NaHS₂ + H₂O$

2. Образование средней соли (дисульфида натрия) при мольном соотношении $H₂S₂ : NaOH = 1:2$:
$H₂S₂ + 2NaOH \rightarrow Na₂S₂ + 2H₂O$

Ответ:
$H₂S₂ + NaOH \rightarrow NaHS₂ + H₂O$
$H₂S₂ + 2NaOH \rightarrow Na₂S₂ + 2H₂O$