Две ступени нейтрализации H₂S
Переключай количество щёлочи на одну молярную порцию кислоты. Схема подсвечивает, сколько кислотных H осталось.
Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.
Водородная связь и свойства воды
Если H связан с сильно электроотрицательным N, O или F, он может участвовать в водородной связи с соседней подходящей частицей. В воде такие взаимодействия создают сеть между молекулами.
- Полярная связь O—H
На H возникает частичный положительный заряд.
- Соседняя молекула
Её O участвует в притяжении.
- Сеть взаимодействий
Влияет на свойства жидкости и льда.
Водородные связи помогают объяснить сравнительно высокую температуру кипения воды и открытое строение льда. В льду молекулы образуют структуру, занимающую больше места, поэтому обычный лёд менее плотный, чем жидкая вода.
Водородные связи связывают подходящие частицы между собой. Их сеть существенно влияет на свойства воды.
Газ и его водный раствор
Сероводород H₂S — молекулярный бесцветный газ; в молекуле две связи S—H. Его водный раствор проявляет свойства слабой кислоты. Это означает частичную диссоциацию, а не отсутствие взаимодействия с основаниями.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| H₂S как вещество | Молекулярный газ | Два H на один S |
| H₂S в воде | Слабая кислота | Диссоциация частичная |
| Степень окисления S | −2 | Низшая характерная степень |
Сероводород токсичен, поэтому учебная модель заменяет непосредственное наблюдение газа. Для химического объяснения достаточно состава и уравнений: в H₂S сера имеет −2, водород +1, сумма степеней окисления равна нулю.
Сероводород H₂S — молекулярный бесцветный газ; в молекуле две связи S—H. Его водный раствор проявляет свойства слабой кислоты.
Кристалл серы
Сера — пример твёрдого простого вещества неметалла.
Aram Dulyan · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Модель молекулы воды H₂O
В модели молекулы воды два атома H соединены с одним O; цвета и размеры условны.
Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Две ступени дают два остатка
Сероводородная кислота двухосновная: она может отдавать два протона по ступеням. Сначала H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻, затем HS⁻ ⇌ H⁺ + S²⁻. Вторая ступень значительно слабее первой, поэтому запись суммарного уравнения не означает равного содержания всех частиц.
- H₂S
Два заменяемых H
- HS⁻
Один H сохранён
- S²⁻
Водородов в остатке нет
- Соли
NaHS и Na₂S
С ионом HS⁻ связаны кислые соли — гидросульфиды, а с S²⁻ — средние соли, сульфиды. В NaHS один кислотный водород сохранён, в Na₂S оба заменены. Слово «кислая соль» характеризует состав и не гарантирует кислую среду раствора.
Сероводородная кислота двухосновная: она может отдавать два протона по ступеням. Сначала H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻, затем HS⁻ ⇌ H⁺ + S²⁻.
Количество щёлочи выбирает соль
При соотношении H₂S : NaOH = 1 : 1 школьная схема нейтрализации даёт NaHS и воду. При соотношении 1 : 2 получается Na₂S и две молекулы воды. В действительном растворе присутствует равновесная смесь ионов.
Соотношение со щёлочью выбирает состав соли
1 моль H₂S
Схема показывает стехиометрию нейтрализации. Кислая соль названа по составу, а не по обязательному кислому pH раствора.
Уравнения показывают расход эквивалентов щёлочи и общий состав продукта. Они не требуют считать слабую кислоту полностью диссоциированной до реакции: удаление H⁺ в воду смещает её равновесие и способствует дальнейшей нейтрализации. H₂S — слабая кислота и восстановитель: 2H₂S + O₂ → 2S + 2H₂O при недостатке кислорода, 2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O при его достатке. Вода не проявляет такой восстановительной способности в аналогичных условиях. H₂O₂ содержит O со степенью −1 и может быть как окислителем, так и восстановителем; его разложение 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ сочетает обе роли кислорода.
Подробности: понятия и примеры
- Одна порция щёлочи
- H₂S + NaOH → NaHS + H₂O
- Две порции щёлочи
- H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O
- Различие
- Сохранён один H или заменены оба
При соотношении H₂S : NaOH = 1 : 1 школьная схема нейтрализации даёт NaHS и воду. При соотношении 1 : 2 получается Na₂S и две молекулы воды.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 11 класс», § 33. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 11 класс. Химия — § 33. Водородные соединения кислорода и серы.pdf. Указаны условия реакций, единицы величин и границы применимости моделей. Числовые примеры решены по шагам.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Chemistry 2e