Номер 2, страница 300 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 42. Оксид серы(VI). Серная кислота и её соли - номер 2, страница 300.

Условие.

2. Почему соединения, в которых степень окисления серы равна $^{+6}$, проявляют только окислительные свойства? Аргументируйте ответ уравнениями реакций.

Решение.

Решение 2.

Решение

Сера (S) — это химический элемент 16-й группы периодической системы, на внешнем электронном слое которого находится 6 валентных электронов. Это означает, что для серы возможны степени окисления в диапазоне от -2 (принятие двух электронов для завершения октета) до +6 (отдача всех шести валентных электронов).

Степень окисления +6 является для серы высшей, то есть максимальной из возможных. В соединениях, где сера находится в этой степени окисления (например, оксид серы(VI) $SO_3$, серная кислота $H_2SO_4$ и её соли-сульфаты), атом серы уже отдал максимальное количество электронов. Следовательно, он больше не может повышать свою степень окисления (то есть не может окисляться).

В ходе окислительно-восстановительной реакции такой атом серы может только принимать электроны, понижая свою степень окисления (то есть восстанавливаться). Вещество, атомы которого принимают электроны, называется окислителем. Именно поэтому соединения серы в степени окисления +6 проявляют исключительно окислительные свойства.

Приведём примеры реакций, которые это подтверждают. В качестве окислителя возьмём концентрированную серную кислоту ($H_2SO_4$).

При её взаимодействии с металлами, например с медью, сера восстанавливается до степени окисления +4, а медь окисляется:

$\overset{0}{Cu} + 2H_2\overset{+6}{S}O_4 (конц.) \rightarrow \overset{+2}{Cu}SO_4 + \overset{+4}{S}O_2 \uparrow + 2H_2O$

В этой реакции атом серы $\overset{+6}{S}$ принял 2 электрона, понизив степень окисления до $\overset{+4}{S}$.

Аналогично серная кислота окисляет и неметаллы, например, углерод:

$\overset{0}{C} + 2H_2\overset{+6}{S}O_4 (конц.) \rightarrow \overset{+4}{C}O_2 \uparrow + 2\overset{+4}{S}O_2 \uparrow + 2H_2O$

Здесь сера $\overset{+6}{S}$ также является окислителем, восстанавливаясь до $\overset{+4}{S}$.

В реакциях с более сильными восстановителями, например, с сероводородом, сера в серной кислоте может восстанавливаться до более низких степеней окисления, например до 0:

$H_2\overset{+6}{S}O_4 (конц.) + 3H_2\overset{-2}{S} \rightarrow 4\overset{0}{S} \downarrow + 4H_2O$

В этой реакции серная кислота ($\overset{+6}{S}$) окисляет сероводород ($\overset{-2}{S}$), при этом оба атома серы переходят в промежуточную степень окисления 0.

Таким образом, во всех примерах сера в степени окисления +6 только понижает свою степень окисления, то есть выступает в роли окислителя.

Ответ:

Соединения, в которых степень окисления серы равна +6, проявляют только окислительные свойства, потому что +6 является высшей (максимально возможной) степенью окисления для атома серы. Находясь в этой степени окисления, атом серы уже отдал все свои валентные электроны и не может окисляться дальше (повышать степень окисления). Он может только принимать электроны, то есть восстанавливаться, выступая в роли окислителя в химических реакциях.