Номер 2, страница 64 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 4. Кислород и сера. Параграф 17. Характеристика кислорода и серы. Подумай, ответь, выполни... - номер 2, страница 64.

Условие.

2. Сравните свойства кислорода и озона, кристаллической и пласти-ческой серы. На этих примерах поясните сущность явления аллотропии.

Решение.

Решение 2.

Сравнение свойств кислорода и озона

Кислород и озон являются аллотропными модификациями химического элемента кислорода (O).

• Кислород ($O_2$):
  • Состав и строение: Молекула состоит из двух атомов кислорода, связанных прочной двойной ковалентной связью.
  • Физические свойства: Газ без цвета, вкуса и запаха. Плохо растворим в воде. Температура кипения $-183$ °C.
  • Химические свойства: Сильный окислитель, но менее активный, чем озон. Поддерживает горение и необходим для дыхания большинства живых организмов. Относительно устойчив.
• Озон ($O_3$):
  • Состав и строение: Молекула состоит из трех атомов кислорода.
  • Физические свойства: Газ бледно-голубого цвета с резким, характерным запахом (запах "свежести" после грозы). Растворим в воде лучше, чем кислород. Температура кипения $-112$ °C.
  • Химические свойства: Очень сильный окислитель, значительно более активный, чем кислород. Неустойчив и самопроизвольно разлагается на кислород: $2O_3 \rightarrow 3O_2$. В больших концентрациях ядовит.

Основное различие между кислородом и озоном заключается в количестве атомов в их молекулах. Это различие в строении приводит к существенным различиям в их физических (цвет, запах, температура кипения) и химических (окислительная активность, стабильность) свойствах.

Ответ: Кислород ($O_2$) и озон ($O_3$) — это аллотропные модификации элемента кислорода, различающиеся числом атомов в молекуле (два и три соответственно). Это различие обусловливает их разные физические (кислород — бесцветный газ без запаха, озон — бледно-голубой газ с резким запахом) и химические (озон — значительно более сильный окислитель и менее стабилен) свойства.

Сравнение свойств кристаллической и пластической серы

Кристаллическая (ромбическая) и пластическая сера являются аллотропными модификациями химического элемента серы (S).

• Кристаллическая сера ($S_8$):
  • Состав и строение: Состоит из циклических молекул $S_8$, имеющих форму короны. Эти молекулы упакованы в упорядоченную ромбическую кристаллическую решетку.
  • Физические свойства: Твердое вещество желтого цвета, хрупкое. Нерастворима в воде, но хорошо растворима в сероуглероде ($CS_2$). Является наиболее устойчивой модификацией серы при комнатной температуре.
• Пластическая сера:
  • Состав и строение: Является аморфной формой серы. Образуется при быстром охлаждении расплавленной серы. Состоит из длинных полимерных цепей атомов серы ($S_n$), которые хаотично переплетены. Не имеет кристаллической структуры.
  • Физические свойства: Резиноподобное, эластичное вещество коричневатого цвета. Нерастворима ни в воде, ни в сероуглероде. Эта форма неустойчива (метастабильна) и со временем самопроизвольно превращается обратно в устойчивую кристаллическую серу.

Различие между кристаллической и пластической серой заключается в строении простого вещества: в первом случае это упорядоченная структура из отдельных молекул-колец ($S_8$), а во втором — хаотичная структура из длинных атомных цепей. Это различие в строении определяет их разные физические свойства (хрупкость/эластичность, цвет, растворимость, устойчивость).

Ответ: Кристаллическая и пластическая сера — это аллотропные модификации элемента серы, различающиеся строением. Кристаллическая сера состоит из упорядоченно расположенных циклических молекул $S_8$ и является хрупким кристаллическим веществом. Пластическая сера состоит из длинных неупорядоченных полимерных цепей атомов серы и является эластичным аморфным веществом.

Сущность явления аллотропии

Аллотропия — это способность химического элемента существовать в виде двух или нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам. Эти простые вещества называются аллотропными модификациями или аллотропами.

Причина аллотропии заключается в том, что атомы одного и того же элемента могут соединяться друг с другом по-разному, образуя структуры, которые отличаются:

1. Числом атомов в молекуле. Пример: кислород ($O_2$) и озон ($O_3$). Молекулы этих веществ состоят из разного числа атомов элемента кислорода, что и определяет их различные свойства.
2. Строением кристаллической решетки или формой молекул. Пример: сера. Кристаллическая сера состоит из молекул $S_8$, уложенных в кристаллическую решетку, в то время как пластическая сера состоит из длинных полимерных цепей атомов. Другими примерами являются алмаз и графит (аллотропы углерода), которые различаются типом кристаллической решетки.

Таким образом, рассмотренные примеры наглядно показывают, что один и тот же химический элемент может образовывать простые вещества с совершенно разными свойствами, если атомы этого элемента по-разному соединены или организованы в пространстве.

Ответ: Сущность явления аллотропии состоит в способности одного химического элемента образовывать несколько простых веществ (аллотропных модификаций), отличающихся по строению и, следовательно, по свойствам. Это различие в строении может быть обусловлено либо разным числом атомов в молекуле (как у кислорода $O_2$ и озона $O_3$), либо разным взаимным расположением атомов и строением кристаллической решетки (как у кристаллической и пластической серы).