ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 11 класс · § 33
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 33. Водородные соединения кислорода и серы

Чем вода, сероводород и пероксид водорода различаются по связям и реакциям?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Чем вода, сероводород и пероксид водорода различаются по связям и реакциям?

Исследуем вместе

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.

01

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.

  1. Полярная связь O—H

    На H возникает частичный положительный заряд.

  2. Соседняя молекула

    Её O участвует в притяжении.

  3. 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.

02

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 / объектЧто означаетПояснение
H₂S как веществоМолекулярный газДва H на один S
H₂S в водеСлабая кислотаДиссоциация частичная
Степень окисления S−2Низшая 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.

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.

03

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.

  1. H₂S

    Два заменяемых H

  2. HS⁻

    Один H сохранён

  3. S²⁻

    Водородов в остатке нет

  4. 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⁻.

04

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.

Наглядное объяснение

Соотношение со щёлочью выбирает состав соли

1 моль H₂S

Соотношение со щёлочью выбирает состав соли1 моль NaOHH₂S + NaOH → NaHS + H₂OОбразуется гидросульфид2 моль NaOHH₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂OОбразуется средняя соль1 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.

Соберём главное

Шесть выводов

01Водородные связи связывают подходящие частицы между собой. Их сеть существенно влияет на свойства воды.
02Сероводород H₂S — молекулярный бесцветный газ; в молекуле две связи S—H. Его водный раствор проявляет свойства слабой кислоты.
03Сероводородная кислота двухосновная: она может отдавать два протона по ступеням. Сначала H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻, затем HS⁻ ⇌ H⁺ + S²⁻.
04При соотношении H₂S : NaOH = 1 : 1 школьная схема нейтрализации даёт NaHS и воду. При соотношении 1 : 2 получается Na₂S и две молекулы воды.
05С ионом HS⁻ связаны кислые соли — гидросульфиды, а с S²⁻ — средние соли, сульфиды. В NaHS один кислотный водород сохранён, в Na₂S оба заменены.
06Сам цвет не определяет формулу единственным образом: чёрными бывают разные вещества. Для вывода нужно знать исходные ионы и реагент.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Формула сероводорода?
2. Степень окисления S в H₂S?
3. Сероводородная кислота является…
4. Продукт первой ступени диссоциации H₂S?
5. Ион средней соли сероводородной кислоты?
6. Как называется NaHS?
7. Продукт окисления H₂S при недостатке O₂ в школьной схеме…
8. При достатке O₂ горение H₂S даёт…
9. Степень O в H₂O₂…
10. Разложение H₂O₂ показывает…

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
↑

Загрузка прогресса…