Номер 902, страница 146 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

902. Определите степень окисления атомов серы в веществах:

а) $S_8$, $H_2S$, $MgSO_3$, $Al(HSO_4)_3$, $Cu_2S$;

б) $Na_2S$, $SO_2$, $SOCl_2$, $(CuOH)_2SO_4$, $KHSO_4$;

в) $Ba(HS)_2$, $SO_2(OH)_2$, $FeS_2$, $Na_2S_2O_3$, $NH_4HS$.

Для определения степени окисления атомов серы будем использовать следующие правила:

• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.
• Сумма степеней окисления всех атомов в ионе равна заряду этого иона.
• Степень окисления элемента в простом веществе равна нулю.
• Степень окисления щелочных металлов (Na, K) всегда +1, щелочноземельных (Mg, Ba) +2, алюминия Al +3.
• Степень окисления водорода H в большинстве соединений +1.
• Степень окисления кислорода O в большинстве соединений -2.
• Степень окисления галогенов (Cl) в соединениях с менее электроотрицательными элементами равна -1.

а) В веществе $S_8$ (ромбическая сера) сера находится в виде простого вещества, поэтому её степень окисления равна 0.

В $H_2S$ (сероводород) водород имеет степень окисления +1. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $2 \cdot (+1) + x = 0$, откуда $x = -2$.

В $MgSO_3$ (сульфит магния) магний имеет степень окисления +2, а кислород -2. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $(+2) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, что дает $2 + x - 6 = 0$, и $x = +4$.

В $Al(HSO_4)_3$ (гидросульфат алюминия) алюминий имеет степень окисления +3. Заряд гидросульфат-иона $(HSO_4)$ равен -1. В этом ионе водород имеет степень окисления +1, а кислород -2. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда для иона $HSO_4^-$: $(+1) + x + 4 \cdot (-2) = -1$, что дает $1 + x - 8 = -1$, и $x = +6$.

В $Cu_2S$ (сульфид меди(I)) сера является более электроотрицательным элементом, чем медь. В сульфидах степень окисления серы, как правило, равна -2. Проверим: если С.О.(S) = -2, то $2 \cdot (\text{С.О.}(Cu)) + (-2) = 0$, откуда С.О.(Cu) = +1, что является распространенной степенью окисления для меди.

Ответ: $S_8$: 0; $H_2S$: -2; $MgSO_3$: +4; $Al(HSO_4)_3$: +6; $Cu_2S$: -2.

б) В $Na_2S$ (сульфид натрия) натрий имеет степень окисления +1. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $2 \cdot (+1) + x = 0$, откуда $x = -2$.

В $SO_2$ (диоксид серы) кислород имеет степень окисления -2. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $x + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +4$.

В $SOCl_2$ (тионилхлорид) кислород имеет степень окисления -2, а хлор (как более электроотрицательный элемент) -1. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $x + (-2) + 2 \cdot (-1) = 0$, что дает $x - 4 = 0$, и $x = +4$.

В $(CuOH)_2SO_4$ (гидроксосульфат меди(II)) мы имеем дело с сульфат-ионом $SO_4^{2-}$. В этом ионе кислород имеет степень окисления -2. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $x + 4 \cdot (-2) = -2$, что дает $x - 8 = -2$, и $x = +6$.

В $KHSO_4$ (гидросульфат калия) калий имеет степень окисления +1, водород +1, а кислород -2. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $(+1) + (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$, что дает $2 + x - 8 = 0$, и $x = +6$.

Ответ: $Na_2S$: -2; $SO_2$: +4; $SOCl_2$: +4; $(CuOH)_2SO_4$: +6; $KHSO_4$: +6.

в) В $Ba(HS)_2$ (гидросульфид бария) барий имеет степень окисления +2. Следовательно, гидросульфид-ион $(HS)$ имеет заряд -1. В этом ионе водород имеет степень окисления +1. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $(+1) + x = -1$, откуда $x = -2$.

Формулу $SO_2(OH)_2$ можно записать в более привычном виде как $H_2SO_4$ (серная кислота). В ней водород имеет степень окисления +1, а кислород -2. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$, что дает $2 + x - 8 = 0$, и $x = +6$.

В $FeS_2$ (пирит, дисульфид железа) железо имеет степень окисления +2. Соединение содержит дисульфид-анион $S_2^{2-}$. В этом ионе на каждый из двух атомов серы приходится формальная (средняя) степень окисления -1.

В $Na_2S_2O_3$ (тиосульфат натрия) натрий имеет степень окисления +1, кислород -2. Найдем среднюю степень окисления серы, обозначив её $x$. $2 \cdot (+1) + 2x + 3 \cdot (-2) = 0 \implies 2 + 2x - 6 = 0 \implies 2x = 4 \implies x = +2$. Фактически, атомы серы в тиосульфат-ионе ($S_2O_3^{2-}$) неэквивалентны: центральный атом серы имеет степень окисления +6, а терминальный (периферийный) атом серы имеет степень окисления -2. Среднее значение как раз равно $(+6 - 2) / 2 = +2$.

В $NH_4HS$ (гидросульфид аммония) соединение состоит из ионов аммония $NH_4^+$ и гидросульфида $HS^-$. Нас интересует ион $HS^-$. В нем водород имеет степень окисления +1. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда $(+1) + x = -1$, откуда $x = -2$.

Ответ: $Ba(HS)_2$: -2; $SO_2(OH)_2$: +6; $FeS_2$: -1; $Na_2S_2O_3$: +2 (средняя), или +6 и -2; $NH_4HS$: -2.