Номер 6, страница 150 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

6. Сравните по химическим свойствам аммиак, хлороводород и сероводород.

Для сравнения химических свойств аммиака ($NH_3$), хлороводорода ($HCl$) и сероводорода ($H_2S$) рассмотрим их ключевые характеристики: кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства, термическую устойчивость и реакции с солями металлов.

Кислотно-основные свойства

Свойства этих соединений в качестве кислот и оснований кардинально различаются.

• Аммиак ($NH_3$) проявляет основные свойства. Атом азота имеет неподеленную электронную пару, благодаря чему молекула аммиака способна присоединять протон ($H^+$), являясь основанием по Брёнстеду-Лоури. Его водный раствор, гидрат аммиака, является слабым основанием:

  $NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

• Хлороводород ($HCl$) — это типичная сильная кислота. В водном растворе (соляная кислота) он полностью диссоциирует на ионы, отдавая протон молекуле воды:

  $HCl + H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-$

• Сероводород ($H_2S$) — это очень слабая двухосновная кислота. Его диссоциация в воде протекает в две ступени, и оба равновесия сильно смещены влево, что указывает на незначительную степень ионизации:

  $H_2S + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + HS^-$

  $HS^- + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + S^{2-}$

Противоположный характер свойств аммиака и хлороводорода ярко проявляется в их реакции друг с другом с образованием соли хлорида аммония (реакция «дым без огня»):

$NH_3(г) + HCl(г) \rightarrow NH_4Cl(тв)$

Ответ: Аммиак является основанием, хлороводород – сильной кислотой, а сероводород – очень слабой кислотой. Их кислотно-основные свойства принципиально различны.

Окислительно-восстановительные свойства

Во всех трёх соединениях центральный атом неметалла находится в своей низшей степени окисления: азот в $N^{-3}H_3$, хлор в $HCl^{-1}$ и сера в $H_2S^{-2}$. По этой причине все три вещества в окислительно-восстановительных реакциях могут быть только восстановителями, повышая свою степень окисления.

• Сероводород ($H_2S$) является сильным восстановителем. В зависимости от силы окислителя и условий реакции, он может окисляться до серы ($S$), диоксида серы ($SO_2$) или сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$). Например, при горении в избытке кислорода:

  $2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$

• Аммиак ($NH_3$) также является активным восстановителем. Он горит в кислороде с образованием азота, а в присутствии катализатора окисляется до оксида азота(II):

  $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt, t} 4NO + 6H_2O$

• Хлороводород ($HCl$) — самый слабый восстановитель из этой тройки. Это связано с высокой электроотрицательностью хлора. Он окисляется до свободного хлора ($Cl_2$) только под действием очень сильных окислителей, например, диоксида марганца или перманганата калия:

  $MnO_2 + 4HCl_{конц} \xrightarrow{t} MnCl_2 + Cl_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: Все три соединения являются восстановителями. Сила восстановительных свойств убывает в ряду: $H_2S > NH_3 > HCl$.

Термическая устойчивость

Термическая устойчивость водородных соединений определяется энергией связи между водородом и центральным атомом. Чем прочнее связь, тем более устойчиво соединение.

• Хлороводород ($HCl$) — наиболее устойчивое соединение. Для его разложения на простые вещества необходимы очень высокие температуры (выше $1500^{\circ}C$).

• Аммиак ($NH_3$) менее устойчив. Он обратимо разлагается на азот и водород при нагревании выше $400-500^{\circ}C$ (в присутствии катализатора реакция начинается уже при $200^{\circ}C$):

  $2NH_3 \rightleftharpoons N_2 + 3H_2$

• Сероводород ($H_2S$) — наименее устойчивое соединение. Он начинает разлагаться на водород и серу уже при температуре около $400^{\circ}C$:

  $H_2S \rightleftharpoons H_2 + S$

Ответ: Термическая устойчивость соединений уменьшается в ряду: $HCl > NH_3 > H_2S$.

Реакции с солями металлов

Различия в химических свойствах обуславливают их разное поведение в реакциях с растворами солей, что широко используется в аналитической химии для разделения и идентификации ионов.

• Водный раствор аммиака, являясь слабым основанием, осаждает из растворов солей нерастворимые гидроксиды многих металлов. Например, гидроксид железа(III):

  $FeCl_3 + 3(NH_3 \cdot H_2O) \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NH_4Cl$

  С некоторыми катионами (например, $Cu^{2+}$, $Ag^+$, $Zn^{2+}$) аммиак образует растворимые комплексные соединения (аммиакаты), растворяя первоначально выпавший осадок гидроксида.

• Раствор хлороводорода (соляная кислота) используется для осаждения катионов, образующих нерастворимые хлориды (например, $Ag^+$, $Pb^{2+}$, $Hg_2^{2+}$).

  $AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl\downarrow + HNO_3$

• Сероводород и его водный раствор применяют для осаждения сульфидов металлов. Поскольку растворимость сульфидов сильно различается, изменяя кислотность среды, можно добиться селективного (избирательного) осаждения катионов. Например, в кислой среде осаждается черный сульфид меди(II):

  $CuSO_4 + H_2S \rightarrow CuS\downarrow + H_2SO_4$

Ответ: Все три вещества могут использоваться как реагенты-осадители, но они осаждают разные классы неорганических соединений: аммиак – гидроксиды, хлороводород – хлориды, а сероводород – сульфиды.