Номер 5, страница 21, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Охарактеризуйте химические свойства серы. Приведите примеры уравнений реакций, в которых сера играет роль окислителя и восстановителя.

Решение:

Сера ($\text{S}$) — химический элемент, расположенный в 16-й группе и 3-м периоде периодической системы. Электронная конфигурация её атома: $1s^22s^22p^63s^23p^4$. На внешнем энергетическом уровне находится 6 валентных электронов. Благодаря этому, а также своему значению электроотрицательности, сера в химических реакциях может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Её основные степени окисления: -2, 0, +2, +4, +6. В простом веществе степень окисления серы равна 0, что является промежуточным значением и обуславливает её окислительно-восстановительную двойственность.

Сера в роли окислителя

Окислительные свойства сера проявляет в реакциях с веществами, имеющими меньшую электроотрицательность: с металлами и некоторыми неметаллами (например, с водородом, углеродом). В этих реакциях атом серы принимает электроны, понижая свою степень окисления, как правило, до -2, и образуя сульфиды.

Примеры уравнений реакций:

- С металлами (реакции требуют нагревания, кроме реакций со щелочными металлами и ртутью):

$Fe + S \xrightarrow{t^\circ} FeS$

В этой реакции сера ($S^0$) принимает 2 электрона и превращается в сульфид-ион ($S^{-2}$):

$S^0 + 2e^- \rightarrow S^{-2}$

- С водородом (при нагревании):

$H_2 + S \xrightarrow{t^\circ} H_2S$

Сера в роли восстановителя

Восстановительные свойства сера проявляет, вступая в реакции с более электроотрицательными элементами (кислородом, галогенами) и сильными окислителями (например, концентрированными кислотами). В этих процессах атом серы отдает электроны, повышая свою степень окисления до +4 или +6.

Примеры уравнений реакций:

- С кислородом (горение):

$S + O_2 \xrightarrow{t^\circ} SO_2$

В этой реакции сера ($S^0$) отдает 4 электрона и окисляется до степени окисления +4:

$S^0 - 4e^- \rightarrow S^{+4}$

- С галогенами (на примере фтора, самого сильного окислителя):

$S + 3F_2 \rightarrow SF_6$

Здесь сера окисляется до своей высшей степени окисления +6.

- С концентрированной серной кислотой:

$S + 2H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t^\circ} 3SO_2 \uparrow + 2H_2O$

Сера ($S^0$) окисляется до оксида серы(IV), где её степень окисления +4.

Также существуют реакции диспропорционирования, в которых сера одновременно является и окислителем, и восстановителем. Например, при взаимодействии с растворами щелочей при нагревании:

$3S + 6KOH \xrightarrow{t^\circ} 2K_2S^{-2} + K_2S^{+4}O_3 + 3H_2O$

В этой реакции часть атомов серы восстанавливается (переход $S^0 \rightarrow S^{-2}$), а другая часть окисляется (переход $S^0 \rightarrow S^{+4}$).

Ответ:

Сера, имея промежуточную степень окисления 0 в простом веществе, проявляет окислительно-восстановительную двойственность.

В роли окислителя сера выступает в реакциях с металлами и водородом, принимая электроны и понижая степень окисления до -2. Пример:

$2K + S \rightarrow K_2S$ (сера $S^0$ переходит в $S^{-2}$).

В роли восстановителя сера выступает в реакциях с кислородом, галогенами и кислотами-окислителями, отдавая электроны и повышая степень окисления до +4 или +6. Пример:

$S + O_2 \xrightarrow{t^\circ} SO_2$ (сера $S^0$ переходит в $S^{+4}$).