Страница 59 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Сульфиды цинка, кадмия и щелочноземельных металлов — , т. е. вещества,

Распознают растворимые сульфиды с помощью качественной реакции:

$Pb^{2+} + S^{2-} = PbS \downarrow$ (чёрный осадок)

Приведите примеры двух молекулярных уравнений этой реакции.

1)

2)

Сульфиды цинка, кадмия и щелочноземельных металлов — это люминофоры, т. е. вещества, способные преобразовывать поглощаемую ими энергию в световое излучение (люминесцировать).

Ответ: люминофоры; способные преобразовывать поглощаемую ими энергию в световое излучение (люминесцировать).

1) $Na_2S + Pb(NO_3)_2 = PbS\downarrow + 2NaNO_3$

2) $K_2S + Pb(CH_3COO)_2 = PbS\downarrow + 2CH_3COOK$

Ответ: 1) $Na_2S + Pb(NO_3)_2 = PbS\downarrow + 2NaNO_3$; 2) $K_2S + Pb(CH_3COO)_2 = PbS\downarrow + 2CH_3COOK$.

5. Получение сероводорода:

$FeS$ + _____ = _____ + $H_2S$

5. Получение сероводорода:

Решение
Задание представляет собой уравнение химической реакции с пропущенными веществами. Это лабораторный способ получения сероводорода ($H_2S$). Сероводород получают по реакции ионного обмена при действии сильных неокисляющих кислот на сульфиды металлов, в данном случае на сульфид железа(II) ($FeS$).

В качестве кислоты можно использовать соляную кислоту ($HCl$) или разбавленную серную кислоту ($H_2SO_4$). Концентрированные серная и азотная кислоты не подходят, так как являются сильными окислителями и окислят сульфид-ион до других продуктов.

Рассмотрим оба возможных варианта:

1. Реакция с соляной кислотой ($HCl$).
В ходе реакции обмена между сульфидом железа(II) и соляной кислотой образуются соль — хлорид железа(II) ($FeCl_2$) — и сероводород ($H_2S$).
Схема реакции: $FeS + HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S$.
Для уравнивания количества атомов хлора и водорода необходимо поставить коэффициент 2 перед $HCl$.
Полное сбалансированное уравнение:
$FeS + 2HCl = FeCl_2 + H_2S$

2. Реакция с серной кислотой ($H_2SO_4$).
При взаимодействии сульфида железа(II) с серной кислотой образуются соль — сульфат железа(II) ($FeSO_4$) — и сероводород ($H_2S$).
Уравнение реакции:
$FeS + H_2SO_4 = FeSO_4 + H_2S$
В данном случае все стехиометрические коэффициенты равны 1, и реакция уже сбалансирована.

Оба варианта являются правильными. Чаще всего в лабораторной практике для этой цели используют соляную кислоту.

Ответ: $FeS + 2HCl = FeCl_2 + H_2S$

Часть II

1. Дополните схему последовательных превращений и запишите уравнения соответствующих реакций.

$S \to FeS \to X_1 \to S \to ZnS \to X_2$

$X_2 \to X_1$

X₁ —

молекулярно

полное ионное

сокращенное ионное

X₂ —

молекулярно

полное ионное

сокращенное ионное

1)

2) с основными оксидами

3)

4) с водой (при обычных условиях реакция обратима)

5)

6) промежуточная степень окисления серы в $SO_2$ определяет его:

В данной схеме последовательных превращений неизвестными веществами являются:

X₁ – сероводород ($H_2S$). Его можно получить из сульфида железа(II) и далее окислить до свободной серы.

X₂ – оксид серы(IV) или диоксид серы ($SO_2$). Его можно получить как при обжиге сульфида цинка, так и при полном сгорании сероводорода ($X_1$).

1) Реакция получения сульфида железа(II) из простых веществ (железа и серы) при нагревании.
$Fe + S \xrightarrow{t^{\circ}} FeS$
Ответ: $Fe + S \rightarrow FeS$

2) Реакция получения сероводорода ($X_1$) при взаимодействии сульфида железа(II) с сильной нелетучей кислотой, например, соляной.
$FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$
Ответ: $FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$

3) Реакция получения свободной серы из сероводорода ($X_1$) путем его неполного окисления кислородом (в недостатке).
$2H_2S + O_2 \rightarrow 2S\downarrow + 2H_2O$
Ответ: $2H_2S + O_2 \rightarrow 2S\downarrow + 2H_2O$

4) Реакция получения сульфида цинка из простых веществ (цинка и серы) при нагревании.
$Zn + S \xrightarrow{t^{\circ}} ZnS$
Ответ: $Zn + S \rightarrow ZnS$

5) Реакция получения оксида серы(IV) ($X_2$) путем обжига (окисления кислородом при высокой температуре) сульфида цинка.
$2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2ZnO + 2SO_2\uparrow$
Ответ: $2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2\uparrow$

6) Реакция прямого превращения сероводорода ($X_1$) в оксид серы(IV) ($X_2$) путем его полного сжигания в избытке кислорода.
$2H_2S + 3O_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2SO_2\uparrow + 2H_2O$
Ответ: $2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2\uparrow + 2H_2O$

2. Установите соответствие между формулой соединения и степенью окисления атома серы в этом соединении.

ФОРМУЛА

СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ АТОМА СЕРЫ

А) $H_2SO_4$

1) $+2$

Б) $SCl_2$

2) $+4$

В) $K_2SO_3$

3) $+6$

Г) $HgS$

4) $-2$

Ответ:

А Б В Г

А) В соединении $H_2SO_4$ (серная кислота) сумма степеней окисления всех атомов равна нулю, так как это нейтральная молекула. Степень окисления водорода (H) принимаем за $+1$, а кислорода (O) за $-2$. Обозначим степень окисления серы (S) как $x$. Составим уравнение:
$2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$
$2 + x - 8 = 0$
$x - 6 = 0$
$x = +6$
Таким образом, степень окисления серы равна $+6$.
Ответ: 3

Б) В соединении $SCl_2$ (дихлорид серы) сумма степеней окисления также равна нулю. Хлор (Cl) является более электроотрицательным элементом, чем сера (S), поэтому его степень окисления равна $-1$. Обозначим степень окисления серы (S) как $x$.
Составим уравнение:
$x + 2 \cdot (-1) = 0$
$x - 2 = 0$
$x = +2$
Таким образом, степень окисления серы равна $+2$.
Ответ: 1

В) В соединении $K_2SO_3$ (сульфит калия) сумма степеней окисления равна нулю. Степень окисления калия (K) как щелочного металла равна $+1$, а степень окисления кислорода (O) равна $-2$. Обозначим степень окисления серы (S) как $x$.
Составим уравнение:
$2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$
$2 + x - 6 = 0$
$x - 4 = 0$
$x = +4$
Таким образом, степень окисления серы равна $+4$.
Ответ: 2

Г) В соединении $HgS$ (сульфид ртути(II)) сера (S) является более электроотрицательным атомом, чем ртуть (Hg). В сульфидах металлов сера обычно проявляет свою низшую степень окисления, равную $-2$. Для того чтобы молекула была электронейтральной, степень окисления ртути (Hg) должна быть $+2$, что является для нее характерным значением. Следовательно, степень окисления серы равна $-2$.
Ответ: 4