Страница 58 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I

1. Сероводород:

а) молекулярная формула _________

б) электронная формула _________

в) структурная формула _________

а) молекулярная формула

Молекулярная формула отражает качественный и количественный состав вещества. Она показывает, из атомов каких химических элементов состоит молекула и сколько атомов каждого элемента в ней содержится. Молекула сероводорода состоит из двух атомов водорода (H) и одного атома серы (S). Исходя из валентностей (у водорода I, у серы в данном соединении II), составляется формула.

Ответ: $H_2S$.

б) электронная формула

Электронная формула, или формула Льюиса, показывает валентные электроны атомов в молекуле и образование химических связей через общие электронные пары. Атом серы ($S$) находится в 16-й группе и имеет 6 валентных электронов. Атом водорода ($H$) находится в 1-й группе и имеет 1 валентный электрон. В молекуле $H_2S$ атом серы образует две одинарные ковалентные связи с двумя атомами водорода. Каждая связь образуется парой электронов: один от серы, один от водорода. Таким образом, у атома серы в образовании связей участвуют 2 электрона, и остаются 4 несвязывающих электрона, которые образуют две неподеленные электронные пары. У каждого атома водорода образуется завершенный дуплет, а у атома серы — завершенный октет.

Ответ: $H : \overset{\Large\cdot\cdot}{\underset{\Large\cdot\cdot}{S}} : H$.

в) структурная формула

Структурная формула наглядно показывает порядок соединения атомов в молекуле с помощью черточек, где каждая черточка обозначает одну ковалентную связь (одну общую электронную пару). В молекуле сероводорода атом серы соединен с каждым из двух атомов водорода одинарной связью. Хотя молекула имеет угловое строение (угол связи $H-S-H$ составляет примерно 92.1°), в упрощенном виде структурную формулу часто изображают линейно.

Ответ: $H-S-H$.

2. Физические свойства и физиологическое действие сероводорода:

Физические свойства сероводорода:

Сероводород (химическая формула $H_2S$) — это бесцветный газ, обладающий характерным резким и неприятным запахом тухлых яиц. Этот запах ощущается даже при очень низких концентрациях.

Основные физические константы: молярная масса $34.08 \text{ г/моль}$; плотность при нормальных условиях ($0^\circ\text{C}$, 1 атм) составляет $1.539 \text{ г/л}$. Сероводород примерно в 1.19 раза тяжелее воздуха, поэтому он может скапливаться в низких, плохо проветриваемых местах, таких как колодцы, подвалы и канализационные системы. Температура кипения составляет $-60.28^\circ\text{C}$, а температура плавления — $-85.7^\circ\text{C}$.

Сероводород умеренно растворим в воде. При $20^\circ\text{C}$ в 1 объеме воды растворяется около 2.5 объемов $H_2S$, при этом образуется очень слабая сероводородная кислота. Он также хорошо растворим в этаноле и других органических растворителях.

Газ является горючим и взрывоопасным в смеси с воздухом. Концентрационные пределы воспламенения в воздухе составляют от 4.3% до 46% по объему. При горении в избытке кислорода образуется диоксид серы и вода: $2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$.

Ответ: Сероводород — это бесцветный, горючий, ядовитый газ с запахом тухлых яиц, который тяжелее воздуха. Он умеренно растворим в воде, имеет температуру кипения $-60.28^\circ\text{C}$ и плавления $-85.7^\circ\text{C}$.

Физиологическое действие сероводорода:

Сероводород является высокотоксичным веществом, представляющим серьёзную опасность для человека и животных. По механизму действия это яд удушающего и нервно-паралитического действия; его токсичность сравнима с токсичностью синильной кислоты.

Механизм действия: Основной механизм токсического действия сероводорода — это ингибирование (блокирование) фермента цитохром-с-оксидазы в митохондриях клеток. Этот фермент является ключевым в цепи клеточного дыхания. Блокировка фермента приводит к нарушению потребления кислорода тканями (тканевая гипоксия) и прекращению производства энергии (АТФ), что вызывает гибель клеток, в первую очередь клеток центральной нервной системы.

Симптомы отравления: Проявления отравления сильно зависят от концентрации $H_2S$ во вдыхаемом воздухе. При низких концентрациях (до $10 \text{ мг/м}^3$ или $7 \text{ ppm}$) наблюдается раздражение глаз (конъюнктивит) и дыхательных путей, головная боль, тошнота, головокружение. При средних концентрациях ($100-200 \text{ мг/м}^3$ или $70-150 \text{ ppm}$) возникает сильное раздражение слизистых, кашель. Характерной и очень опасной особенностью является "паралич" обонятельного нерва — человек перестает ощущать запах газа, что создает ложное чувство безопасности. При высоких концентрациях ($300-400 \text{ мг/м}^3$ или $200-300 \text{ ppm}$) развивается отек легких и нарушения со стороны нервной системы. При очень высоких концентрациях (свыше $1000 \text{ мг/м}^3$ или $700 \text{ ppm}$) происходит почти мгновенная потеря сознания, судороги, паралич дыхательного центра и быстрая смерть от удушья.

Хроническое воздействие низких концентраций сероводорода может приводить к постоянным головным болям, быстрой утомляемости, проблемам с памятью и раздражительности.

Несмотря на высокую токсичность, в сверхмалых концентрациях сероводород вырабатывается в организме человека и выполняет важные физиологические функции, выступая в роли газотрансмиттера (подобно оксиду азота NO), участвуя в регуляции тонуса сосудов, воспалительных процессов и нейротрансмиссии.

Ответ: Сероводород — это высокотоксичный газ, который при вдыхании блокирует клеточное дыхание, вызывая тканевую гипоксию. Симптомы отравления варьируются от раздражения глаз и дыхательных путей при низких концентрациях до мгновенной потери сознания и смерти при высоких. Опасность усугубляется быстрым привыканием обоняния к запаху газа.

3. За счёт атома серы $H_2S$ проявляет только ____ свойства.

Рассмотрите следующие окислительно-восстановительные реакции с позиции окисления—восстановления:

1) H₂S + SO₂

$H_2S + SO_2 = \rule{5em}{0.4pt} + \rule{5em}{0.4pt}$

2) H₂S + O₂ (избыток)

$H_2S + O_2$ (избыток) $= \rule{5em}{0.4pt} + \rule{5em}{0.4pt}$

3) H₂S + O₂ (недостаток)

$H_2S + O_2$ (недостаток) $= \rule{5em}{0.4pt} + \rule{5em}{0.4pt}$

Раствор сероводорода в воде проявляет свойства слабой кислоты. Запишите молекулярные и ионные уравнения следующих реакций:

1) H₂S + NaOH

$H_2S + NaOH = \rule{5em}{0.4pt} + \rule{5em}{0.4pt}$

2) H₂S + Pb(NO₃)₂

$H_2S + Pb(NO_3)_2 = \rule{5em}{0.4pt} + \rule{5em}{0.4pt}$

3. За счёт атома серы $H_2S$ проявляет только восстановительные свойства.

В молекуле сероводорода ($H_2S$) атом серы имеет свою низшую возможную степень окисления, равную -2. В ходе химических реакций сера может только повышать свою степень окисления (например, до 0, +4, +6), отдавая электроны. Процесс отдачи электронов называется окислением, а вещество, которое отдает электроны, является восстановителем. Поэтому сероводород в окислительно-восстановительных реакциях выступает исключительно в роли восстановителя.

Рассмотрите следующие окислительно-восстановительные реакции с позиций окисления-восстановления:

1) $H_2S + SO_2 =$

Решение:Это реакция сопропорционирования, в которой сера из двух разных степеней окисления переходит в одну. Сероводород ($H_2S$) является восстановителем (сера в степени окисления -2), а диоксид серы ($SO_2$) — окислителем (сера в степени окисления +4). В результате реакции образуется простое вещество сера (степень окисления 0) и вода.
Уравнение реакции:
$2H_2\stackrel{-2}{S} + \stackrel{+4}{S}O_2 = 3\stackrel{0}{S} \downarrow + 2H_2O$
Электронный баланс:
$\stackrel{-2}{S} - 2e^- \rightarrow \stackrel{0}{S}$ | 2 (окисление, $H_2S$ — восстановитель)
$\stackrel{+4}{S} + 4e^- \rightarrow \stackrel{0}{S}$ | 1 (восстановление, $SO_2$ — окислитель)
Ответ: $2H_2S + SO_2 = 3S + 2H_2O$

2) $H_2S + O_2$ (избыток) =

Решение:Это реакция полного сгорания сероводорода в избытке кислорода. Сера окисляется до оксида серы(IV). $H_2S$ — восстановитель, кислород ($O_2$) — окислитель.
Уравнение реакции:
$2\stackrel{-2}{H_2S} + 3\stackrel{0}{O_2} = 2\stackrel{+4}{S}\stackrel{-2}{O_2} + 2H_2\stackrel{-2}{O}$
Ответ: $2H_2S + 3O_2 = 2SO_2 + 2H_2O$

3) $H_2S + O_2$ (недостаток) =

Решение:Это реакция неполного сгорания сероводорода при недостатке кислорода. Сера окисляется до простого вещества. $H_2S$ — восстановитель, кислород ($O_2$) — окислитель.
Уравнение реакции:
$2\stackrel{-2}{H_2S} + \stackrel{0}{O_2} = 2\stackrel{0}{S} \downarrow + 2H_2O$
Ответ: $2H_2S + O_2 = 2S + 2H_2O$

Раствор сероводорода в воде проявляет свойства слабой кислоты. Запишите молекулярные и ионные уравнения следующих реакций:

1) $H_2S + NaOH =$

Решение:Сероводородная кислота является слабой двухосновной кислотой. При реакции с гидроксидом натрия в молярном соотношении 1:1 образуется кислая соль (гидросульфид натрия) и вода.
Молекулярное уравнение:
$H_2S + NaOH = NaHS + H_2O$
Полное ионное уравнение ($H_2S$ — слабая кислота, пишется в молекулярном виде; $NaOH$ — сильное основание; $NaHS$ — растворимая соль):
$H_2S + Na^+ + OH^- = Na^+ + HS^- + H_2O$
Сокращенное ионное уравнение (после сокращения ионов $Na^+$):
$H_2S + OH^- = HS^- + H_2O$
Ответ: Молекулярное уравнение: $H_2S + NaOH = NaHS + H_2O$. Сокращенное ионное уравнение: $H_2S + OH^- = HS^- + H_2O$.

2) $H_2S + Pb(NO_3)_2 =$

Решение:Это качественная реакция на сероводород и сульфид-ионы. В ходе реакции ионного обмена между слабой сероводородной кислотой и растворимой солью нитратом свинца(II) выпадает характерный чёрный осадок сульфида свинца(II), нерастворимый в кислотах.
Молекулярное уравнение:
$H_2S + Pb(NO_3)_2 = PbS \downarrow + 2HNO_3$
Полное ионное уравнение ($H_2S$ — слабая кислота; $Pb(NO_3)_2$ — растворимая соль; $PbS$ — нерастворимый осадок; $HNO_3$ — сильная кислота):
$H_2S + Pb^{2+} + 2NO_3^- = PbS \downarrow + 2H^+ + 2NO_3^-$
Сокращенное ионное уравнение (после сокращения ионов $NO_3^-$):
$H_2S + Pb^{2+} = PbS \downarrow + 2H^+$
Ответ: Молекулярное уравнение: $H_2S + Pb(NO_3)_2 = PbS \downarrow + 2HNO_3$. Сокращенное ионное уравнение: $H_2S + Pb^{2+} = PbS \downarrow + 2H^+$.