Страница 127 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

1. Охарактеризуйте серу по приведённому в учебнике плану характеристики элемента-неметалла.

1. Положение серы в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева

Химический элемент сера (символ S) расположен в 3-м периоде (малом), в VI группе, главной подгруппе (A) (или 16-й группе по современной классификации). Порядковый номер серы — 16. Относительная атомная масса $A_r(S) \approx 32,06$.
Ответ: Сера находится в 3-м периоде, VIА группе, порядковый номер 16.

2. Строение атома серы

Атом серы имеет заряд ядра +16, что соответствует 16 протонам в ядре. В нейтральном атоме содержится 16 электронов. Наиболее распространенный изотоп $^{32}S$ содержит $32 - 16 = 16$ нейтронов.
Электроны распределены по трем энергетическим уровням. Электронная конфигурация атома серы: $1s^22s^22p^63s^23p^4$.
На внешнем (валентном) энергетическом уровне находится 6 электронов ($3s^23p^4$). До завершения внешнего уровня атому серы не хватает 2 электронов, что определяет её типичные неметаллические свойства. В основном состоянии атом серы имеет два неспаренных электрона на 3p-подуровне, что обуславливает валентность II. При возбуждении атома (переходе электронов с 3s- и 3p-подуровней на свободный 3d-подуровень) сера может проявлять валентности IV и VI.
Ответ: Заряд ядра +16, 16 протонов, 16 электронов, электронная конфигурация $1s^22s^22p^63s^23p^4$, 6 валентных электронов.

3. Сера как простое вещество

Сера — типичный неметалл. При обычных условиях это твёрдое хрупкое вещество жёлтого цвета. Для серы характерна аллотропия. Наиболее устойчивые аллотропные модификации — ромбическая ($S_8$) и моноклинная ($S_8$). Существует также пластическая (аморфная) сера. Сера нерастворима в воде, но хорошо растворяется в сероуглероде ($CS_2$) и некоторых других органических растворителях. Является плохим проводником тепла и электричества.
Ответ: Простое вещество сера - твёрдый, хрупкий неметалл жёлтого цвета, существующий в виде нескольких аллотропных модификаций.

4. Сравнение свойств серы со свойствами соседних элементов

По периоду: Сера находится в 3-м периоде между фосфором (P) и хлором (Cl). В ряду P → S → Cl радиус атома уменьшается, а электроотрицательность и неметаллические свойства возрастают. Таким образом, сера является более сильным неметаллом, чем фосфор, но более слабым, чем хлор.
По группе: Сера находится в VIА группе под кислородом (O) и над селеном (Se). В ряду O → S → Se радиус атома увеличивается, а электроотрицательность и неметаллические свойства уменьшаются. Сера менее активный неметалл, чем кислород, но более активный, чем селен.
Ответ: Неметаллические свойства серы сильнее, чем у фосфора и селена, но слабее, чем у кислорода и хлора.

5. Химические свойства и степени окисления

Сера проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства.
Возможные степени окисления: -2, 0, +2, +4, +6.
Окислительные свойства сера проявляет в реакциях с металлами и водородом, принимая электроны и понижая свою степень окисления:
$2Na + S \rightarrow Na_2S$ (степень окисления серы -2)
$H_2 + S \rightarrow H_2S$ (степень окисления серы -2)
Восстановительные свойства сера проявляет в реакциях с более электроотрицательными элементами (например, кислородом, галогенами), отдавая электроны и повышая свою степень окисления:
$S + O_2 \rightarrow SO_2$ (степень окисления серы +4)
$S + 3F_2 \rightarrow SF_6$ (степень окисления серы +6)
Ответ: Сера проявляет степени окисления -2, 0, +2, +4, +6; выступает как окислителем (в реакциях с металлами, водородом), так и восстановителем (в реакциях с кислородом, галогенами).

6. Высший оксид и гидроксид серы

Высшая степень окисления серы равна +6.
Высший оксид — оксид серы(VI), формула $SO_3$. Это кислотный оксид, который при обычных условиях является летучей жидкостью или твёрдым веществом (в зависимости от полимерной формы).
Реагирует с водой, образуя серную кислоту: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$.
Реагирует с основаниями и основными оксидами, образуя соли — сульфаты: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$.
Соответствующий высший гидроксид — серная кислота, $H_2SO_4$. Это сильная двухосновная кислота, одно из важнейших веществ в химической промышленности.
Ответ: Высший оксид - $SO_3$ (кислотный), соответствующий ему гидроксид - $H_2SO_4$ (серная кислота, сильная).

7. Летучее водородное соединение

Летучее водородное соединение серы — сероводород, формула $H_2S$.
Это бесцветный газ с резким неприятным запахом тухлых яиц, ядовит. В водном растворе образует очень слабую сероводородную кислоту. Является сильным восстановителем, так как сера в нём имеет низшую степень окисления -2.
$2H_2S + 3O_2 \xrightarrow{t} 2SO_2 + 2H_2O$ (горение)
$2H_2S + O_2 \rightarrow 2S \downarrow + 2H_2O$ (при недостатке кислорода)
Ответ: Летучее водородное соединение - сероводород $H_2S$, который является газом с запахом тухлых яиц, проявляющим свойства слабой кислоты и сильного восстановителя.

2. $SO_3$ - ________ оксид, поэтому он взаимодействует:

а) со щелочами ______

б) с основными оксидами ______

в) с водой ______

$SO_3$ — кислотный оксид, поэтому он взаимодействует:

а) со щелочами
Оксид серы(VI) ($SO_3$) является типичным кислотным оксидом, так как он образован неметаллом (серой) в высокой степени окисления (+6). Кислотные оксиды реагируют с основаниями, в том числе с растворимыми основаниями — щелочами. В результате такой реакции образуется соль и вода. Возьмем для примера реакцию с гидроксидом натрия ($NaOH$):
$SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$
Продуктами реакции являются сульфат натрия и вода.
Ответ: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

б) с основными оксидами
Как кислотный оксид, $SO_3$ вступает в реакцию соединения с основными оксидами (оксидами металлов). В результате этой реакции образуется соль соответствующей кислоты. Например, при взаимодействии с оксидом кальция ($CaO$):
$SO_3 + CaO \rightarrow CaSO_4$
Продуктом реакции является соль — сульфат кальция.
Ответ: $SO_3 + CaO \rightarrow CaSO_4$

в) с водой
Кислотные оксиды (за исключением $SiO_2$) реагируют с водой с образованием соответствующей кислоты. Оксиду серы(VI) соответствует серная кислота ($H_2SO_4$), одна из самых сильных неорганических кислот. Реакция протекает очень бурно с выделением большого количества тепла:
$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$
Ответ: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

3. $H_2SO_4$ — серная кислота, поэтому она взаимодействует:

а) со щелочами

б) с основными оксидами

в) с солями

— с образованием осадка

— с образованием газа

г) с амфотерными оксидами

д) с амфотерными гидроксидами

Серная кислота ($H_2SO_4$) является сильной двухосновной кислотой и проявляет все характерные для кислот свойства. Ниже приведены примеры уравнений реакций для каждого случая.

а) со щелочами

Серная кислота вступает в реакцию нейтрализации со щелочами (растворимыми основаниями), в результате которой образуются соль и вода. Пример взаимодействия с гидроксидом калия:

$H_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$

Ответ: $H_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$

б) с основными оксидами

Серная кислота реагирует с основными оксидами (оксидами металлов) с образованием соли и воды. Пример реакции с оксидом меди(II):

$H_2SO_4 + CuO \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

Ответ: $H_2SO_4 + CuO \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

в) с солями

— с образованием осадка

Реакция обмена между серной кислотой и солью протекает, если один из продуктов реакции выпадает в осадок. Качественной реакцией на сульфат-ион является взаимодействие с солями бария, при котором образуется белый нерастворимый осадок сульфата бария ($BaSO_4$). Пример с хлоридом бария:

$H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl$

Ответ: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl$

— с образованием газа

Серная кислота, как сильная кислота, вытесняет более слабые и летучие кислоты из их солей. При взаимодействии с карбонатами (солями угольной кислоты) выделяется углекислый газ ($CO_2$), так как образующаяся угольная кислота ($H_2CO_3$) неустойчива и разлагается. Пример с карбонатом натрия:

$H_2SO_4 + Na_2CO_3 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

Ответ: $H_2SO_4 + Na_2CO_3 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

г) с амфотерными оксидами

Амфотерные оксиды реагируют с кислотами, проявляя свойства основных оксидов. В результате реакции образуются соль и вода. Пример взаимодействия с оксидом цинка:

$H_2SO_4 + ZnO \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$

Ответ: $H_2SO_4 + ZnO \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$

д) с амфотерными гидроксидами

Амфотерные гидроксиды реагируют с кислотами по типу реакции нейтрализации, образуя соль и воду. Пример взаимодействия с гидроксидом алюминия:

$3H_2SO_4 + 2Al(OH)_3 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$

Ответ: $3H_2SO_4 + 2Al(OH)_3 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$