Условие задачи
Составьте формулы высшего оксида и гидроксида серы, укажите их характер. Напишите уравнения всех реакций, характерных для этих веществ, в ионной и молекулярной формах
Решение
Ниже представлено подробное решение задачи по неорганической химии.
──────────────────────────────
1. Определение веществ и их характер
А. Высший оксид серы
• Формула: SO₃
• Обоснование: При наивысшей степени окисления сульфур (+6) образует оксид SO₃.
• Характер: Это кислотный (акидный) оксид, который при взаимодействии с водой даёт сильную кислоту.
Б. Высший гидроксид серы
• Формула: H₂SO₄
• Обоснование: При «гидроксидировании» (то есть присоединении молекул воды к оксиду) SO₃ даёт соответствующий «гидроксид» – сульфатную кислоту (традиционно называемую «высшим гидроксидом» для неметаллов).
• Характер: H₂SO₄ – сильная двуосновная кислота, полностью диссоциирующая на первый протон и частично – на второй.
──────────────────────────────
2. Характерные реакции веществ
А. Реакции для SO₃
1. Гидратация (реакция с водой):
Молекулярное уравнение:
SO₃ + H₂O → H₂SO₄
Комментарий: SO₃, как кислотный оксид, вступает в реакцию с водой с образованием сульфатной кислоты – вещества с ярко выраженной кислотностью.
2. Образование олёма (дисульфата, пиросульфуровой кислоты):
При добавлении SO₃ к концентрированной H₂SO₄ (которая уже содержит SO₃ в растворе) происходит образование пиросульфуровой кислоты:
SO₃ + H₂SO₄ → H₂S₂O₇
Комментарий: Данное уравнение характерно для промышленного получения олёма, который затем разбавляют водой для получения концентрированной серной кислоты.
Б. Реакции для H₂SO₄
1. Ионизация в водном растворе
Первичная (практически полная) диссоциация:
H₂SO₄ → H⁺ + HSO₄⁻
Вторичная (частичная) диссоциация:
HSO₄⁻ ⇌ H⁺ + SO₄²⁻
Общая запись диссоциации в молекулярной форме (зачастую с обозначением гидрония):
H₂SO₄ + H₂O → H₃O⁺ + HSO₄⁻,
HSO₄⁻ + H₂O ⇌ H₃O⁺ + SO₄²⁻
Комментарий: Первая стадия диссоциации практически полная, что объясняет сильную кислотность H₂SO₄.
2. Нейтрализация основами
Например, с гидроксидом натрия:
Молекулярное уравнение:
H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O
Ионное уравнение (простейшее образование воды):
2 H⁺ + 2 OH⁻ → 2 H₂O
Комментарий: Реакция нейтрализации демонстрирует кислотно-основной характер серной кислоты.
──────────────────────────────
3. Итоговое замечание
Таким образом, высший оксид серы – SO₃ – представляет собой кислотный оксид, который при гидратации даёт высший гидроксид (сульфатную кислоту) H₂SO₄. H₂SO₄, в свою очередь, является сильной двуосновной кислотой, диссоциирующей с образованием ионов H⁺, HSO₄⁻ и SO₄²⁻, а также вступающей в реакцию нейтрализации с основами.
Все представленные уравнения записаны как в молекулярной, так и с учётом ионных стадий, что позволяет охватить характерные реакции этих соединений в водном растворе.