Характеристика свойств сульфидов металлов и неметаллов

Задача 874.

Какие из перечисленных сульфидов не осаждаются из водных растворов сероводородом; а) СuS; б) СdS; в) ЕеS; г) Ее₂S₃; д) МnS е) HgS; ж) РbS; з) Сг₂S₃; и) СаS? Потому что при этом: 1) не достигается произведение растворимости сульфида; 2) протекает полный гидролиз образующегося сульфида; 3) сульфид-ион восстанавливает катион.
Решение:
а) Малорастворимые электролиты образуют равновесия:

S^2- + Cu²⁺ ↔ CuS(к);
S^2- + 2Н^+↔ Н₂S(г).

Протекание того или иного процесса зависит от того, какое из двух веществ – сероводород или сульфид меди – в большей степени связывает ионы S^2-. Константа диссоциации H₂S (K = K₁^.K₂ = 6^. 10^-22), произведение растворимости СuS равно 3 ^. 10^-38. Произведение растворимости CuS меньше, чем H₂S. Поэтому связывание ионов S^2- в CuS происходит полнее, чем в молекулах H₂S. Сульфид меди не растворим в растворе H₂S.

б) CdS и H₂S образуют равновесия:

S^2- + Cd²⁺ ↔ CdS(к);
S^2- + 2Н⁺ ↔ Н₂S(г).

Произведение растворимости CdS равно 7,9 ^. 10^-27, что меньше, чем 6 ^. 10^-22. Поэтому связывание ионов S^2- в CdS происходит полнее, чем в молекулах H₂S, следовательно, сульфид кадмия не растворим в растворе H₂S.

в) FeS и H₂S образуют равновесия:

S^2- + Fe²⁺ ↔ FeS(к);
S^2- + 2Н⁺ ↔ Н₂S(г).

Произведение растворимости FeS равно 5 ^. 10^-18, что больше, чем 6 ^. 10^-22. Поэтому связывание ионов S^2- в H₂S происходит полнее, чем в молекулах FeS, следовательно, сульфид железа растворим в растворе H₂S, т.е. не осаждаются из водных растворов сероводородом.

г) Ее₂S₃ и H₂S образуют равновесия:

3S^2- + 2Fe³⁺ ↔ Ее²S₃;
S^2- + 2Н⁺ ↔ Н₂S(г).

д) MnS и H₂S образуют равновесия:

S^2- + Mn²⁺ ↔ MnS(к);
S^2- + 2Н⁺ ↔ Н₂S(г).

Произведение растворимости MnS равно 2,5 ^. 10^-10, что больше, чем 6 ^. 10^-22. Поэтому связывание ионов S^2- в H₂S происходит полнее, чем в молекулах MnS, следовательно, сульфид марганца растворим в растворе H₂S, т.е. не осаждаются из водных растворов сероводородом.

е) HgS и H₂S образуют равновесия:

S^2- + Hg²⁺ ↔ HgS(к);
S^2- + 2Н⁺ ↔ Н₂S(г).

Произведение растворимости HgS равно 1,6 ^. 10^-52, что меньше, чем 6 ^. 10^-22. Поэтому связывание ионов S^2- в H₂S происходит полнее, чем в молекулах HgS, следовательно, сульфид ртути растворим в растворе H₂S, т.е. не осаждаются из водных растворов сероводородом.

з) C_r2S₃ – соль слабого основания и слабой кислоты, гидролиз протекает практически полностью, т.к. оба продукта реакции уходят из зоны реакции в виде осадка или газа.

Молекулярное уравнение:

Cr₂S₃ + 6H₂O ↔ 2Cr(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Следовательно, гидролиз Cr₂S₃ в водном растворе кислоты гидролизуется полностью.

и) CaS и H₂S образуют равновесия:

S^2- + Pb²⁺ ↔ PbS(к);
S^2- + 2Н⁺ ↔ Н₂S(г).

Произведение растворимости CaS < 10^-22, чем 6 ^. 10^-22. Поэтому связывание ионов S^2- в H₂S происходит полнее, чем в молекулах CaS, следовательно, сульфид кальция растворим в растворе H₂S, т.е. не осаждаются из водных растворов сероводородом.

Ответ: в1; г3; д1; з2; и1.

Задача 875.
Какие из перечисленных соединений вступили в реакцию с тиосульфатом натрия: а) HCl; б) NаС1; в) NaI; г) I₂; д) КМпО₄, если при этом: 1) исходное вещество обесцветилось; 2) выпал осадок; 3) выделился газ?
Решение:
а) Na₂S₂O₃ + 2HCl ↔ S↓ + SO₂ + 2NaCl + H₂O
Выпадает осадок (образуется муть) и выделяется газообразный сернистый газ.
Реакции (б) и (в) не протекают, так как NaCl и NaI с Na₂S₂O₃ не реагируют.

г) 2Na₂S₂O₃ + I₂ = Na₂S₄O₆ + 2NaI
Раствор йода обесцвечивается под действием тиосульфата натрия. Эта реакция служит основой йодометрического метода определения некоторых окислителей и восстановителей.

д) Na₂S₂O₃+ 2KMnO₄ + 2KOH = 2K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + S↓ + Н₂О

Раствор перманганата калия при действии на него обесцвечивается, к тому же выпадает осадок серы (образуется муть).

Ответ: а2,3; г1; д1,2.

Задача 876.
Какова реакция среды в растворе сульфида аммония: а) кислая; б) нейтральная; в) щелочная? Потому что: 1) гидролизуются и катион, и анион соли; 2) анион гидролизуется в большей степени; 3) константа диссоциации гидроксида аммония больше, чем константа диссоциации гидросульфид-иона.
Решение:
(NH₄)₂S – соль слабого основания и слабой кислоты гидролизуется и по катиону, и по аниону:

(NH₄)₂S ↔ 2NH₄⁺ + S^2-

Гидролиз по катиону:

NH₄⁺ + Н₂О ↔ NH₄OH + H⁺

Гидролиз по аниону может протекать в две ступени, но обычно протекает по первой ступени:

S^2- + H₂O ↔ HS^— + OH-

Образуется избыточное количество как ионов Н⁺, так и ионов ОН^—, поэтому реакция среды должна быть нейтральной так как ионы Н⁺ и ионы ОН^—, соединяясь дают воду (Н⁺ + ОН^— = Н₂О). Но на самом деле гидролиз преимущественно протекает по аниону, так как константа диссоциации сероводорода меньше, чем константа диссоциации гидроксида аммония, К_D(H₂S) < К_D(NH₄OH). Значит в растворе будут преобладать ионы ОН-, что будет придавать раствору соли слабощелочную среду, рН ≥ 7.

Ответ: в2,3.

Задача 877.
С какими из перечисленных веществ взаимодействует концентрированная серная кислота: а) СО₂; б) HCl; в) Р; г) ВаСI₂; д) Ва(ОН)₂; е) Нg; ж) Рt; з) HI; и) NH₃. При этом серная кислота проявляет: 1) кислотные свойства; 2) окислительные свойства: 3) не проявляет ни тех, ни других свойств.
Решение:
а) Как кислота серная кислота не взаимодействует с кислотными оксидами, поэтому реакция между CO₂ и H₂SO₄ не протекает.

б) Кислоты с кислотами не реагируют, поэтому между H₂SO₄ и HCl нет реакции.

в) При взаимодействии с фосфором серная кислота проявляет свойства окислителя:

2Р + 5H₂SO₄ = 2H₃PO₄ + 5SO₂↑ + 2H₂O

г) Ионы Ва²⁺ и SO₄^2- связываются друг с другом с образованием малорастворимого соединения BaSO₄:

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2HCl

д) Серная кислота как кислота вступает с гидроксидом бария в реакцию нейтрализации:

H₂SO₄ + Ba(ОН)₂ = BaSO4↓+ 2H₂О

е) Серная кислота, взаимодействуя с металлической ртутью, проявляет свойства окислителя:

Hg + 2H₂SO₄ = HgSO4 + SO₂↑ + 2H₂O

ж) Платина не растворяется в серной кислоте, поэтому реакция межу Pt и H₂SO₄.

з) Серная кислота как окислитель реагирует с восстановителями, например с HI:

H₂SO₄ + 8HI = 4I₂ + H₂S↑ + 4H₂O