Номер 1, страница 134 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

1. Охарактеризуйте физические и химические свойства серы.

Физические свойства

Сера (S) – химический элемент 16-й группы, третьего периода периодической системы Д.И. Менделеева, с атомным номером 16. Это типичный неметалл.

• Агрегатное состояние: При стандартных условиях сера — твёрдое хрупкое вещество.
• Цвет и внешний вид: Имеет характерный лимонно-жёлтый цвет.
• Запах и вкус: В чистом виде не имеет запаха и вкуса.
• Растворимость: Практически нерастворима в воде, но хорошо растворяется в некоторых органических растворителях, например, в сероуглероде ($CS_2$) и толуоле.
• Проводимость: Является плохим проводником тепла и электрического тока (диэлектрик).
• Аллотропия: Сера существует в нескольких аллотропных модификациях. Наиболее известны:
  • Ромбическая сера (α-сера): Наиболее устойчивая форма при температуре ниже $95,6^\circ C$. Состоит из циклических молекул $S_8$, имеющих форму короны.
  • Моноклинная сера (β-сера): Устойчива в интервале температур от $95,6^\circ C$ до температуры плавления ($119,3^\circ C$). Имеет форму игольчатых кристаллов. Также состоит из молекул $S_8$, но с другой кристаллической упаковкой.
  • Пластическая сера: Аморфная, резиноподобная масса тёмно-коричневого цвета, образующаяся при резком охлаждении расплавленной серы (например, выливанием в холодную воду). Состоит из длинных полимерных цепей атомов серы. Эта форма неустойчива и со временем самопроизвольно превращается в устойчивую ромбическую.
• Температуры фазовых переходов:
  • Температура плавления: около $115,2^\circ C$ (ромбическая) и $119,3^\circ C$ (моноклинная).
  • При плавлении сера образует легкоподвижную жёлтую жидкость. При дальнейшем нагревании (выше $160^\circ C$) кольцевые молекулы $S_8$ разрываются и соединяются в длинные цепи, что приводит к резкому увеличению вязкости и потемнению жидкости до красно-коричневого цвета.
  • Температура кипения: $444,6^\circ C$.

Ответ: Сера — твёрдое, хрупкое, жёлтое кристаллическое вещество, нерастворимое в воде, плохой проводник тепла и электричества. Важнейшим физическим свойством является способность к аллотропии, то есть существование в виде нескольких различных по строению и свойствам простых веществ (ромбическая, моноклинная и пластическая сера).

Химические свойства

Сера — химически активный неметалл. В соединениях проявляет степени окисления от -2 до +6. В зависимости от реагента может выступать как окислителем, так и восстановителем.

1. Сера как окислитель (взаимодействует с менее электроотрицательными элементами):
   • С металлами: При нагревании реагирует почти со всеми металлами, образуя сульфиды (степень окисления серы -2). Со щелочными, щелочноземельными металлами и ртутью реагирует при комнатной температуре.

     Пример: $Fe + S \xrightarrow{t^\circ} FeS$ (сульфид железа(II))

     Пример: $Hg + S \rightarrow HgS$ (сульфид ртути(II)); эта реакция используется для нейтрализации разливов ртути (демеркуризации).

   • С некоторыми неметаллами:

     С водородом (реакция обратима): $H_2 + S \xrightleftharpoons{150-200^\circ C} H_2S$ (сероводород)

     С углеродом: $C + 2S \xrightarrow{700-1000^\circ C} CS_2$ (сероуглерод)

2. Сера как восстановитель (взаимодействует с более электроотрицательными элементами):
   • С кислородом: Горит на воздухе синим пламенем с образованием оксида серы(IV) (сернистого газа), где сера имеет степень окисления +4.

     $S + O_2 \xrightarrow{t^\circ} SO_2$

   • С галогенами: Реагирует со всеми галогенами, кроме иода.

     С фтором: $S + 3F_2 \rightarrow SF_6$ (гексафторид серы, степень окисления +6)

     С хлором: $2S + Cl_2 \rightarrow S_2Cl_2$ (дихлорид дисеры)

   • С концентрированными кислотами-окислителями:

     С концентрированной азотной кислотой: $S + 6HNO_3(\text{конц.}) \xrightarrow{t^\circ} H_2SO_4 + 6NO_2\uparrow + 2H_2O$ (сера окисляется до +6)

     С концентрированной серной кислотой: $S + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t^\circ} 3SO_2\uparrow + 2H_2O$ (сера окисляется до +4)

3. Реакция диспропорционирования: В растворах щелочей при нагревании сера одновременно и окисляется, и восстанавливается.

   $3S + 6KOH(\text{конц.}) \xrightarrow{t^\circ} 2K_2S^{-2} + K_2S^{+4}O_3 + 3H_2O$

Ответ: Сера является типичным неметаллом, проявляющим двойственную окислительно-восстановительную природу. Она выступает окислителем в реакциях с металлами и водородом (образуя сульфиды со степенью окисления -2) и восстановителем в реакциях с кислородом, галогенами и кислотами-окислителями (образуя соединения со степенями окисления +4, +6).