Номер 1, страница 85 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Дайте сравнительную характеристику оксидов серы в степенях окисления $+4$ и $+6$. Свой ответ проиллюстрируйте уравнениями химических реакций в молекулярной и ионной формах.

Оксид серы в степени окисления +4 — это оксид серы(IV) или сернистый газ, формула $SO_2$. Оксид серы в степени окисления +6 — это оксид серы(VI) или серный ангидрид, формула $SO_3$.

Сравнительная характеристика оксидов серы(IV) и серы(VI)

1. Физические свойства

Оксид серы(IV), $SO_2$: при нормальных условиях — бесцветный газ с характерным резким удушливым запахом (запах зажжённой спички). Хорошо растворим в воде.

Оксид серы(VI), $SO_3$: при нормальных условиях — летучая бесцветная жидкость с удушающим запахом. При температуре ниже 16,9 °C затвердевает. Очень гигроскопичен, бурно реагирует с водой.

2. Химические свойства

Оба оксида являются кислотными, однако их химическая активность и свойства различаются.

а) Кислотные свойства

И $SO_2$, и $SO_3$ проявляют типичные свойства кислотных оксидов: реагируют с водой, основаниями и основными оксидами. Однако кислотные свойства у $SO_3$ выражены значительно сильнее, чем у $SO_2$, так как с ростом степени окисления центрального атома кислотный характер оксида усиливается.

• Взаимодействие с водой:

  $SO_2$ обратимо растворяется в воде, образуя слабую, нестабильную сернистую кислоту $H_2SO_3$:

  Молекулярная форма: $SO_2 + H_2O \leftrightarrows H_2SO_3$

  $SO_3$ очень энергично реагирует с водой, образуя сильную серную кислоту $H_2SO_4$:

  Молекулярная форма: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

• Взаимодействие со щелочами (на примере $NaOH$):

  $SO_2$ реагирует со щелочью с образованием соли (сульфита) и воды:

  Молекулярная форма: $SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

  Полная ионная форма: $SO_2 + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SO_3^{2-} + H_2O$

  Сокращенная ионная форма: $SO_2 + 2OH^- \rightarrow SO_3^{2-} + H_2O$

  $SO_3$ реагирует со щелочью с образованием соли (сульфата) и воды:

  Молекулярная форма: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

  Полная ионная форма: $SO_3 + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + H_2O$

  Сокращенная ионная форма: $SO_3 + 2OH^- \rightarrow SO_4^{2-} + H_2O$

б) Окислительно-восстановительные свойства

В окислительно-восстановительных свойствах заключается ключевое различие между этими оксидами.

• Оксид серы(IV), $SO_2$: Атом серы находится в промежуточной степени окисления +4, поэтому $SO_2$ проявляет двойственные свойства: может быть и восстановителем (повышая степень окисления до +6), и окислителем (понижая степень окисления до +2, 0, -2). Восстановительные свойства для $SO_2$ более характерны.

  Как восстановитель (окисляется до $S^{+6}$):

  Реакция с кислородом (промышленный способ получения $SO_3$):

  Молекулярная форма: $2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5, t} 2SO_3$

  Реакция с галогенами (например, с бромной водой):

  Молекулярная форма: $SO_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HBr$

  Сокращенная ионная форма: $SO_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow 4H^+ + SO_4^{2-} + 2Br^-$

  Как окислитель (восстанавливается до $S^0$):

  Реакция с сероводородом:

  Молекулярная форма: $SO_2 + 2H_2S \rightarrow 3S \downarrow + 2H_2O$ (ионного уравнения нет, так как реагенты - газы или слабые электролиты).

• Оксид серы(VI), $SO_3$: Атом серы находится в высшей степени окисления +6, поэтому $SO_3$ может проявлять свойства только сильного окислителя, принимая электроны. Восстановительные свойства для него невозможны.

  Как окислитель:

  Реакция с фосфором:

  Молекулярная форма: $5SO_3 + 2P \xrightarrow{t} 5SO_2 + P_2O_5$

  Термическое разложение при высокой температуре:

  Молекулярная форма: $2SO_3 \xrightarrow{>1000^{\circ}C} 2SO_2 + O_2$

Ответ:

Оксид серы(IV) $SO_2$ и оксид серы(VI) $SO_3$ являются кислотными оксидами, при этом $SO_3$ проявляет более сильные кислотные свойства, что подтверждается силой соответствующих им кислот ($H_2SO_4$ — сильная, $H_2SO_3$ — слабая). При нормальных условиях $SO_2$ — газ, а $SO_3$ — жидкость. Главное химическое различие заключается в их окислительно-восстановительных способностях: $SO_2$, содержащий серу в промежуточной степени окисления +4, проявляет как восстановительные (более типично), так и окислительные свойства. Напротив, $SO_3$, где сера находится в высшей степени окисления +6, может выступать исключительно в роли сильного окислителя.