Задача 3, страница 245 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Задача 3

Налейте в две пробирки по 1–2 мл раствора сульфида натрия. Прилейте в одну из них такой же объём хлорной воды, а в другую — бромной воды. Что вы наблюдаете? Объясните свои наблюдения. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

Что вы наблюдаете?

В первой пробирке, при добавлении хлорной воды (раствор $Cl_2$ в воде, имеет бледно-желтую окраску) к бесцветному раствору сульфида натрия, происходит быстрое обесцвечивание смеси. Конечный раствор становится полностью бесцветным и прозрачным, без образования осадка.
Во второй пробирке, при добавлении бромной воды (раствор $Br_2$ в воде, имеет желто-оранжевую или красно-бурую окраску) к раствору сульфида натрия, также происходит обесцвечивание, но одновременно с этим наблюдается помутнение раствора и выпадение мелкодисперсного осадка светло-желтого цвета.

Ответ: В пробирке с хлорной водой раствор обесцвечивается, оставаясь прозрачным. В пробирке с бромной водой раствор обесцвечивается и образуется светло-желтый осадок.

Объясните свои наблюдения.

В обоих случаях протекают окислительно-восстановительные реакции. Сульфид натрия ($Na_2S$) является сильным восстановителем за счет сульфид-иона $S^{2-}$, в котором сера находится в низшей степени окисления -2. Хлорная и бромная вода содержат сильные окислители — соответственно, хлор ($Cl_2$) и бром ($Br_2$).
Окислительная активность галогенов уменьшается сверху вниз по группе в периодической системе, поэтому хлор является более сильным окислителем, чем бром.
1. В первой пробирке хлор, как очень сильный окислитель, окисляет сульфид-ион $S^{2-}$ до максимальной степени окисления +6, превращая его в сульфат-ион $SO_4^{2-}$. Сам хлор восстанавливается до хлорид-иона $Cl^-$. Продукты реакции — сульфат натрия ($Na_2SO_4$) и соляная кислота ($HCl$) — хорошо растворимы в воде, поэтому осадок не образуется, и раствор остается прозрачным. Обесцвечивание происходит из-за расходования молекулярного хлора.
2. Во второй пробирке бром, будучи более слабым окислителем, способен окислить сульфид-ион $S^{2-}$ только до элементарной серы ($S^0$), где степень окисления серы равна 0. Бром при этом восстанавливается до бромид-иона $Br^-$. Образовавшаяся элементарная сера является нерастворимым в воде веществом и выпадает в виде желтого осадка, что и вызывает помутнение раствора.

Ответ: Наблюдения объясняются тем, что и хлор, и бром окисляют сульфид-ион. Однако из-за разной окислительной способности продукты реакции различны: более сильный окислитель хлор окисляет серу до растворимого в воде сульфат-иона ($SO_4^{2-}$), а более слабый окислитель бром — до нерастворимой элементарной серы ($S^0$).

Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

1. Реакция сульфида натрия с хлорной водой
Молекулярное уравнение:
$Na_2S + 4Cl_2 + 4H_2O \rightarrow Na_2SO_4 + 8HCl$
Полное ионное уравнение:
$2Na^+ + S^{2-} + 4Cl_2 + 4H_2O \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 8H^+ + 8Cl^-$
Сокращенное ионное уравнение:
$S^{2-} + 4Cl_2 + 4H_2O \rightarrow SO_4^{2-} + 8H^+ + 8Cl^-$

2. Реакция сульфида натрия с бромной водой
Молекулярное уравнение:
$Na_2S + Br_2 \rightarrow 2NaBr + S\downarrow$
Полное ионное уравнение:
$2Na^+ + S^{2-} + Br_2 \rightarrow 2Na^+ + 2Br^- + S\downarrow$
Сокращенное ионное уравнение:
$S^{2-} + Br_2 \rightarrow 2Br^- + S\downarrow$

Ответ: Уравнения для реакции с хлорной водой: $Na_2S + 4Cl_2 + 4H_2O \rightarrow Na_2SO_4 + 8HCl$ (молекулярное) и $S^{2-} + 4Cl_2 + 4H_2O \rightarrow SO_4^{2-} + 8H^+ + 8Cl^-$ (сокращенное ионное). Уравнения для реакции с бромной водой: $Na_2S + Br_2 \rightarrow 2NaBr + S\downarrow$ (молекулярное) и $S^{2-} + Br_2 \rightarrow 2Br^- + S\downarrow$ (сокращенное ионное).