Номер 930, страница 150 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

930. Укажите верные утверждения:

а) угол связи Э—О—Э в молекулах $H_2O$ и $H_2S$ одинаков;

б) молекула $H_2S$ тяжелее, чем $H_2O$, поэтому температура кипения сероводорода выше, чем температура кипения воды;

в) между молекулами воды образуются водородные связи;

г) плотность льда выше плотности жидкой воды;

д) сероводород очень хорошо растворим в воде;

е) при растворении $H_2S$ в $H_2O$ протекает химическая реакция и образуется $H_2SO_3$;

ж) угол между связями Н—О—Н в молекуле воды примерно равен $105^{\circ}$;

з) все оксиды вступают в реакцию с водой при повышенной температуре.

а) угол связи Э—О—Э в молекулах H₂O и H₂S одинаков;

Это утверждение неверно. Обе молекулы, вода ($H_2O$) и сероводород ($H_2S$), имеют угловую (или V-образную) геометрию, поскольку центральный атом (кислород или сера) имеет две связывающие электронные пары и две неподеленные электронные пары. Однако значения валентных углов у них различаются. Кислород является более электроотрицательным атомом, чем сера. Из-за этого связывающие электронные пары в молекуле воды находятся ближе к атому кислорода, что приводит к большему отталкиванию между ними. В результате угол связи H—O—H в воде составляет примерно $104,5$°, в то время как угол H—S—H в сероводороде значительно меньше — около $92,1$°.

Ответ: Утверждение неверно.

б) молекула H₂S тяжелее, чем H₂O, поэтому температура кипения сероводорода выше, чем температура кипения воды;

Первая часть утверждения верна: молярная масса сероводорода ($M(H_2S) \approx 34$ г/моль) действительно больше молярной массы воды ($M(H_2O) \approx 18$ г/моль). Однако вывод о температуре кипения сделан неверно. Температура кипения воды ($100$ °C) аномально высока для соединения с такой низкой молярной массой. Это объясняется наличием прочных межмолекулярных водородных связей. В сероводороде водородные связи практически отсутствуют из-за низкой электроотрицательности серы. Поэтому, несмотря на большую массу молекул, межмолекулярное взаимодействие в $H_2S$ (в основном диполь-дипольное и дисперсионное) значительно слабее, и его температура кипения намного ниже ($–60$ °C).

Ответ: Утверждение неверно.

в) между молекулами воды образуются водородные связи;

Это утверждение верно. Водородная связь — это особый тип сильного межмолекулярного взаимодействия, которое возникает между молекулами, содержащими атом водорода, связанный с сильно электроотрицательным атомом (таким как кислород, фтор или азот). В молекуле воды атом водорода, имеющий частичный положительный заряд, притягивается к неподеленной электронной паре атома кислорода соседней молекулы, имеющего частичный отрицательный заряд. Именно эти водородные связи определяют уникальные физические свойства воды, включая её высокую температуру кипения.

Ответ: Утверждение верно.

г) плотность льда выше плотности жидкой воды;

Это утверждение неверно. Вода является одним из немногих веществ, у которых твёрдая фаза (лёд) менее плотная, чем жидкая. При замерзании молекулы воды за счёт водородных связей выстраиваются в упорядоченную кристаллическую решётку с большим количеством пустот. При таянии эта структура разрушается, и молекулы упаковываются плотнее. Плотность льда при $0$ °C составляет примерно $0,917$ г/см³, в то время как плотность жидкой воды при той же температуре — около $0,9998$ г/см³. Максимальную плотность ($1,000$ г/см³) вода имеет при $4$ °C. Именно поэтому лёд плавает на поверхности воды.

Ответ: Утверждение неверно.

д) сероводород очень хорошо растворим в воде;

Это утверждение неверно. Сероводород ($H_2S$) считается умеренно или слабо растворимым газом в воде. При стандартных условиях в 1 объеме воды растворяется около 2,5 объемов сероводорода. Хотя это больше, чем у многих других газов (например, кислорода или азота), по сравнению с действительно хорошо растворимыми газами, такими как аммиак ($NH_3$) или хлороводород ($HCl$), его растворимость невелика. Поэтому характеристика "очень хорошо растворим" является преувеличением.

Ответ: Утверждение неверно.

е) при растворении H₂S в H₂O протекает химическая реакция и образуется H₂SO₃;

Это утверждение неверно. При растворении сероводорода ($H_2S$) в воде действительно происходит обратимая химическая реакция, но она приводит к образованию очень слабой сероводородной кислоты. Уравнение реакции: $H_2S + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + HS^-$. Сернистая кислота ($H_2SO_3$) образуется при растворении в воде диоксида серы ($SO_2$), а не сероводорода. Таким образом, в утверждении указан неверный продукт реакции.

Ответ: Утверждение неверно.

ж) угол между связями Н—О—Н в молекуле воды примерно равен 105°;

Это утверждение верно. Молекула воды имеет угловую форму. Атом кислорода в центре связан с двумя атомами водорода и имеет две неподеленные электронные пары. Согласно теории отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR), эти четыре электронные пары стремятся расположиться в пространстве так, чтобы минимизировать взаимное отталкивание, что соответствует тетраэдрической геометрии. Однако отталкивание между неподеленными парами сильнее, чем между связывающими, что приводит к сжатию угла H—O—H по сравнению с идеальным тетраэдрическим углом ($109,5$°). Экспериментально измеренный угол в молекуле воды составляет $104,45$°, что примерно равно $105$°.

Ответ: Утверждение верно.

з) все оксиды вступают в реакцию с водой при повышенной температуре.

Это утверждение неверно. Категоричное слово "все" делает его ложным. Существует множество оксидов, которые не реагируют с водой даже при нагревании. К ним относятся, например, амфотерные оксиды ($Al_2O_3$, $ZnO$), несолеобразующие (индифферентные) оксиды ($CO$, $N_2O$, $NO$), а также некоторые очень устойчивые кислотные оксиды, такие как диоксид кремния ($SiO_2$, песок). Многие основные оксиды металлов с высокой степенью окисления также инертны к воде. Поэтому данное обобщение является ошибочным.

Ответ: Утверждение неверно.