Готовимся к олимпиадам, страница 50 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

1. Определите, о каком веществе идет речь в утверждении: «Это бесцветный газ с резким неприятным запахом, в его молекуле массовые доли серы и кислорода одинаковы, а водный раствор этого вещества проводит электрический ток». Составьте уравнение реакции. Объясните описанные факты.

Дано:

Вещество - бесцветный газ с резким запахом, состоит из серы (S) и кислорода (O).
Массовая доля серы равна массовой доле кислорода: $\omega(S) = \omega(O)$.
Водный раствор вещества проводит электрический ток.

Найти:

Формулу вещества, уравнение реакции с водой и объяснение его свойств.

Решение:

Определение вещества

Пусть формула оксида серы — $S_xO_y$.

Массовая доля элемента в соединении определяется по формуле: $\omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)}$, где $\text{n}$ — число атомов элемента в молекуле, $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, $Mr$ — относительная молекулярная масса вещества.

По условию задачи, массовые доли серы и кислорода равны: $\omega(S) = \omega(O)$.

Следовательно, $\frac{x \cdot Ar(S)}{Mr(S_xO_y)} = \frac{y \cdot Ar(O)}{Mr(S_xO_y)}$.

Сократив относительную молекулярную массу, получаем равенство масс всех атомов серы и всех атомов кислорода в молекуле: $x \cdot Ar(S) = y \cdot Ar(O)$.

Используя округленные значения относительных атомных масс: $Ar(S) \approx 32$ и $Ar(O) \approx 16$.

$x \cdot 32 = y \cdot 16$

Разделим обе части уравнения на 16:

$2x = y$

Это означает, что на каждый атом серы (x) приходится два атома кислорода (y). Простейшая формула, удовлетворяющая этому соотношению, — $SO_2$, где $x=1$ и $y=2$.

Это вещество — диоксид серы, или сернистый газ. Его физические свойства (бесцветный газ с резким запахом) соответствуют описанию в условии.

Ответ: Речь идет о диоксиде серы (сернистом газе) с формулой $SO_2$.

Уравнение реакции

Диоксид серы является кислотным оксидом. При растворении в воде он образует сернистую кислоту, которая является слабым электролитом. Эта реакция объясняет, почему водный раствор вещества проводит электрический ток.

$SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$

Ответ: $SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$.

Объяснение фактов

«Это бесцветный газ с резким неприятным запахом»: Физические свойства диоксида серы ($SO_2$) полностью соответствуют этому описанию. Это газ без цвета с характерным резким запахом (похожим на запах зажженной спички).

«в его молекуле массовые доли серы и кислорода одинаковы»: Проверим расчет. Относительная молекулярная масса $Mr(SO_2) = Ar(S) + 2 \cdot Ar(O) = 32 + 2 \cdot 16 = 64$.
Массовая доля серы: $\omega(S) = \frac{Ar(S)}{Mr(SO_2)} = \frac{32}{64} = 0.5$, или 50%.
Массовая доля кислорода: $\omega(O) = \frac{2 \cdot Ar(O)}{Mr(SO_2)} = \frac{2 \cdot 16}{64} = \frac{32}{64} = 0.5$, или 50%.
Таким образом, $\omega(S) = \omega(O)$, что подтверждает условие задачи.

«а водный раствор этого вещества проводит электрический ток»: Сернистая кислота ($H_2SO_3$), образующаяся при реакции $SO_2$ с водой, является электролитом и частично диссоциирует (распадается на ионы) в водном растворе:
1-я ступень: $H_2SO_3 \rightleftharpoons H^+ + HSO_3^-$
2-я ступень (в меньшей степени): $HSO_3^- \rightleftharpoons H^+ + SO_3^{2-}$
Наличие в растворе свободных ионов ($H^+$, $HSO_3^-$, $SO_3^{2-}$) обеспечивает его способность проводить электрический ток.

Ответ: Все перечисленные в утверждении факты полностью описывают свойства диоксида серы ($SO_2$).