Номер B, страница 144 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Рассчитайте плотность сернистого газа по воздуху и по водороду.

2. Возможно ли собирать оксид серы (IV) методом вытеснения воды? Объясните.

3. Найдите в нижеприведенных реакциях, где сера является и окислителем, и восстановителем. Объясните причину.

а)$SO_2 + Na_2o = Na_2SO_3$

б)$5SO_2 + 2P = P_2O_5 + 5S$

в)$SO_2 + 2NaOH = Na_2SO_3 + H_2O$

г)$SO_2 + Na_2o = Na_2SO_3$

д)$2SO_2 + O_2 = 2SO_3$

1. Дано:

Сернистый газ - $SO_2$

Воздух - условная средняя молярная масса $M_{воздуха} \approx 29$ г/моль

Водород - $H_2$

Найти:

$D_{воздух}(SO_2)$ - ?

$D_{H_2}(SO_2)$ - ?

Решение:

Относительная плотность газа 1 по газу 2 ($D_{газ2}(газ1)$) — это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз газ 1 тяжелее или легче газа 2. Она вычисляется как отношение их молярных масс:

$D_{газ2}(газ1) = \frac{M(газ1)}{M(газ2)}$

1. Рассчитаем молярную массу сернистого газа ($SO_2$). Атомные массы: Ar(S) ≈ 32, Ar(O) ≈ 16.

$M(SO_2) = Ar(S) + 2 \cdot Ar(O) = 32 + 2 \cdot 16 = 64$ г/моль.

2. Рассчитаем относительную плотность сернистого газа по воздуху. Средняя молярная масса воздуха принимается равной 29 г/моль.

$D_{воздух}(SO_2) = \frac{M(SO_2)}{M_{воздуха}} = \frac{64 \text{ г/моль}}{29 \text{ г/моль}} \approx 2.21$

3. Рассчитаем относительную плотность сернистого газа по водороду. Молярная масса водорода ($H_2$) равна:

$M(H_2) = 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 1 = 2$ г/моль.

$D_{H_2}(SO_2) = \frac{M(SO_2)}{M(H_2)} = \frac{64 \text{ г/моль}}{2 \text{ г/моль}} = 32$

Ответ: Относительная плотность сернистого газа по воздуху составляет примерно 2.21, а по водороду - 32.

2. Собирать оксид серы (IV), или сернистый газ ($SO_2$), методом вытеснения воды нельзя. Этот лабораторный метод сбора газов подходит только для тех газов, которые практически не растворяются в воде.

Оксид серы (IV) является кислотным оксидом и хорошо растворяется в воде, вступая с ней в обратимую химическую реакцию с образованием сернистой кислоты ($H_2SO_3$):

$SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$

Из-за этой реакции и высокой физической растворимости, при пропускании $SO_2$ через воду он будет поглощаться водой, а не накапливаться в сосуде. Поэтому для сбора сернистого газа используют метод вытеснения воздуха (так как он тяжелее воздуха, сосуд-приемник располагают дном вниз).

Ответ: Нет, собирать оксид серы (IV) методом вытеснения воды нельзя, так как он хорошо растворяется в воде и химически с ней взаимодействует.

3. Элемент является окислителем, если в ходе реакции он принимает электроны и его степень окисления понижается. Элемент является восстановителем, если он отдает электроны и его степень окисления повышается. В представленных реакциях нет ни одной, где сера была бы одновременно и окислителем, и восстановителем (реакция диспропорционирования). Однако в разных реакциях сера проявляет разные свойства.

В качестве восстановителя сера выступает в реакции д) $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$.

Причина: в этой реакции сера, находящаяся в оксиде серы (IV) в степени окисления +4 ($S^{+4}O_2$), отдает электроны и повышает свою степень окисления до +6 в оксиде серы (VI) ($S^{+6}O_3$). Процесс окисления серы: $S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$.

В качестве окислителя сера выступает в реакции б) $5SO_3 + 2P \rightarrow P_2O_5 + 5SO_2$.

Причина: в этой реакции сера, находящаяся в оксиде серы (VI) в степени окисления +6 ($S^{+6}O_3$), принимает электроны и понижает свою степень окисления до +4 в оксиде серы (IV) ($S^{+4}O_2$). Процесс восстановления серы: $S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$.

Ответ: Сера является восстановителем в реакции д) $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$, так как ее степень окисления повышается с +4 до +6. Сера является окислителем в реакции б) $5SO_3 + 2P \rightarrow P_2O_5 + 5SO_2$, так как ее степень окисления понижается с +6 до +4.