Номер 68, страница 17 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

68. Для серы известны кислородсодержащие кислоты: $H_2SO_4$, $H_2SO_3$, $H_2S_2O_7$, $H_2S_2O_8$, $H_2S_2O_3$, $H_2S_2O_6$ и некоторые другие. Для каких из перечисленных кислот оксид серы(VI) является кислотным оксидом?

Решение

Кислотный оксид (ангидрид) соответствует кислоте, если центральный элемент в оксиде и в кислоте имеет одинаковую степень окисления. Оксид серы(VI) имеет формулу $SO_3$, в нем степень окисления серы равна +6. Следовательно, необходимо найти те кислоты из перечисленных, в которых сера также имеет степень окисления +6. Для этого рассчитаем степень окисления серы (S) в каждой из кислот, принимая степень окисления водорода (H) равной +1, а кислорода (O) равной -2 (за исключением особых случаев, таких как пероксиды).

$H_2SO_4$ (серная кислота)

Для определения степени окисления S составим уравнение электронейтральности молекулы:

$2 \cdot (+1) + S + 4 \cdot (-2) = 0$

$2 + S - 8 = 0$

$S = +6$

Степень окисления серы (+6) совпадает со степенью окисления в $SO_3$. Оксид серы(VI) является ангидридом серной кислоты ($SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$).

$H_2SO_3$ (сернистая кислота)

$2 \cdot (+1) + S + 3 \cdot (-2) = 0$

$2 + S - 6 = 0$

$S = +4$

Степень окисления серы +4. Этой кислоте соответствует оксид серы(IV) ($SO_2$), а не $SO_3$.

$H_2S_2O_7$ (дисерная кислота)

$2 \cdot (+1) + 2 \cdot S + 7 \cdot (-2) = 0$

$2 + 2S - 14 = 0$

$2S = 12$

$S = +6$

Средняя степень окисления серы +6. Дисерная кислота может быть получена взаимодействием серной кислоты с оксидом серы(VI): $H_2SO_4 + SO_3 \rightarrow H_2S_2O_7$. Следовательно, $SO_3$ является для нее ангидридом.

$H_2S_2O_8$ (пероксодисерная кислота)

Эта кислота содержит пероксидную группу (–O–O–), в которой каждый атом кислорода имеет степень окисления -1. Структура кислоты $HO_3S-O-O-SO_3H$. Расчет степени окисления серы:

$2 \cdot (+1) + 2 \cdot S + 6 \cdot (-2) + 2 \cdot (-1) = 0$

$2 + 2S - 12 - 2 = 0$

$2S - 12 = 0$

$S = +6$

Степень окисления серы +6. По формальному признаку (равенству степеней окисления) оксид серы(VI) соответствует этой кислоте.

$H_2S_2O_3$ (тиосерная кислота)

В этой кислоте два атома серы имеют разные степени окисления. Структурно она является производной серной кислоты, где один атом кислорода замещен на атом серы. Центральный атом серы имеет степень окисления +6, а терминальный (в тиогруппе) – -2. Средняя степень окисления серы составляет $(+6 - 2) / 2 = +2$. Эта кислота не соответствует оксиду $SO_3$.

$H_2S_2O_6$ (дитионовая кислота)

В этой кислоте присутствует связь сера-сера ($HO_3S-SO_3H$).

$2 \cdot (+1) + 2 \cdot S + 6 \cdot (-2) = 0$

$2 + 2S - 12 = 0$

$2S = 10$

$S = +5$

Степень окисления серы +5, следовательно, $SO_3$ не является ее ангидридом.

Ответ: оксид серы(VI), $SO_3$, является кислотным оксидом для серной кислоты ($H_2SO_4$), дисерной кислоты ($H_2S_2O_7$) и пероксодисерной кислоты ($H_2S_2O_8$), так как в этих кислотах сера имеет степень окисления +6.