Номер 94, страница 34 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

94. Составьте формулы летучих водородных соединений кислорода ($H_2O$), серы ($H_2S$), селена ($H_2Se$). Укажите, как изменяется в ряду летучих водородных соединений:

а) длина связи;

б) энергия связи;

в) полярность связи;

г) термическая устойчивость.

Кислород (O), сера (S) и селен (Se) являются элементами 16-й группы (VIА подгруппы) Периодической системы. Высшая валентность этих элементов равна номеру группы (VI), а низшая валентность в летучих водородных соединениях определяется по формуле: 8 - номер группы. Для 16-й группы это 8 - 6 = 2. Следовательно, общая формула летучих водородных соединений для этих элементов – $H_2Э$, где Э – элемент-халькоген.

Формулы летучих водородных соединений:

кислорода – $H_2O$ (вода)

серы – $H_2S$ (сероводород)

селена – $H_2Se$ (селенид водорода)

Рассмотрим изменение свойств в ряду $H_2O \rightarrow H_2S \rightarrow H_2Se$.

а) длина связи

Длина связи – это межъядерное расстояние между химически связанными атомами. В группе сверху вниз (от кислорода к селену) увеличивается количество электронных оболочек, что приводит к увеличению атомного радиуса (r(O) < r(S) < r(Se)). Так как атом водорода в этих соединениях связан с центральным атомом халькогена, то с увеличением радиуса центрального атома будет увеличиваться и длина связи H–Э. Таким образом, в ряду $H_2O \rightarrow H_2S \rightarrow H_2Se$ длина связи увеличивается.

Ответ: Длина связи увеличивается.

б) энергия связи

Энергия связи – это энергия, необходимая для разрыва 1 моля химических связей. Она обратно пропорциональна длине связи: чем длиннее связь, тем она слабее, и тем меньше энергии требуется для ее разрыва. Поскольку длина связи в ряду $H_2O \rightarrow H_2S \rightarrow H_2Se$ увеличивается, прочность связи H–Э уменьшается, а значит, уменьшается и ее энергия.

Численные значения энергии связи (кДж/моль): $E(H-O) \approx 467$; $E(H-S) \approx 347$; $E(H-Se) \approx 276$.

Ответ: Энергия связи уменьшается.

в) полярность связи

Полярность ковалентной связи зависит от разности электроотрицательностей (ЭО) связанных атомов. Чем больше эта разность ($\Delta\chi$), тем полярнее связь. Электроотрицательность водорода – величина постоянная (ЭО(H) ≈ 2,20 по Полингу). В ряду O → S → Se электроотрицательность неметаллов уменьшается (ЭО(O) ≈ 3,44; ЭО(S) ≈ 2,58; ЭО(Se) ≈ 2,55). Следовательно, разность электроотрицательностей между атомом халькогена и атомом водорода в ряду $H_2O \rightarrow H_2S \rightarrow H_2Se$ будет уменьшаться.

Для H–O: $\Delta\chi = 3.44 - 2.20 = 1.24$

Для H–S: $\Delta\chi = 2.58 - 2.20 = 0.38$

Для H–Se: $\Delta\chi = 2.55 - 2.20 = 0.35$

Уменьшение $\Delta\chi$ означает уменьшение полярности связи.

Ответ: Полярность связи уменьшается.

г) термическая устойчивость

Термическая устойчивость – это способность вещества противостоять разложению при нагревании. Она напрямую связана с прочностью химических связей в молекуле, то есть с энергией связи. Чем выше энергия связи, тем больше энергии нужно затратить на ее разрыв, и тем более термически устойчивым является соединение. Поскольку энергия связи в ряду $H_2O \rightarrow H_2S \rightarrow H_2Se$ уменьшается, термическая устойчивость соединений в этом же ряду также падает.

Вода ($H_2O$) является очень устойчивым соединением, сероводород ($H_2S$) разлагается при нагревании, а селенид водорода ($H_2Se$) неустойчив уже при комнатной температуре и легко разлагается.

Ответ: Термическая устойчивость уменьшается.