Задача 10-2 (автор Ильин М. А.)

1-2. Анализ условия задачи позволяет предположить, что речь идет о соединениях серы: простым веществом Ж желтого цвета может быть сера (S), а отвратительно пахнущим ядовитым газом И с молярной массой 34 г/моль (плотность по аммиаку 2,0, M = 17 · 2 = 34 г/моль) является сероводород (H₂S).

Установим формулы солей Д и Е. Заметим, что сумма содержания натрия и серы для соли Е составляет 100 % (т. е. вещество Е – бинарное), а для соли Д до 100 % не хватает 38,08 %, которые, вероятно, приходятся на кислород. Тогда:

При кипячении раствора сульфита натрия с тонкорастертым порошком серы образуется А – тиосульфат натрия (мольное соотношение реагентов 1: 1):

Na₂SO₃ + S Na₂S₂O₃ (1)

При подкислении водного раствора тиосульфата натрия, вместо тиосерной кислоты (соединение В, H₂S₂O₃) образуется сера и выделяется сернистый газ (З, SO₂):

Na₂S₂O₃ + 2HCl ® 2NaCl + H₂O + S¯ + SO₂­ (3)

Нагревание раствора сульфида натрия с тонкорастертым порошком серы приводит к образованию полисульфидов Na₂S_n. В зависимости от количества введенной в реакцию с сульфидом серы, удается получить полисульфиды с n = 2–6. Поскольку в условии задачи мольное соотношение сульфида натрия (в расчете на безводную соль) к сере составляет ~1: 3 (на ~0,1 моль (~8 г) Na₂S берут ~0,3 моль (~10 г) S), соль Б – тетрасульфид натрия:

Na₂S + 3S Na₂S₄. (2)

При добавлении к водному раствору тетрасульфида натрия избытка соляной кислоты на холоду (~ -10 °C) образуется тетрасульфан (Г) в виде маслянистой желто-оранжевой жидкости. Полисульфан быстро разлагается с образованием серы и сероводорода.

Na₂S₄ + 2HCl 2NaCl + H₂S₄¯. (4)

H₂S₄ ® 3S¯ + H₂S­ (5)

3. Тиосульфат-ион проявляет восстановительные свойства. Слабые окислители, например, иод, окисляют его до тетратионат-иона (эту реакцию используют в иодометрическом титровании):

2Na₂S₂O₃ + I₂ ® Na₂S₄O₆ + 2NaI.

Более сильными окислителями, такими, как хлор, тиосульфат-ион окисляется до сульфат-ионов:

Na₂S₂O₃ + 4Cl₂ + 5H₂O ® 2NaHSO₄ + 8HCl

или

Na₂S₂O₃ + 4Cl₂ + 5H₂O ® Na₂SO₄ + H₂SO₄ + 8HCl.

4. 2FeCl₃+ 3Na₂S ® 6NaCl + 2FeS¯ + S¯ (6)

2FeCl₃ + 3Na₂S₄ ® 6NaCl + 2FeS₂¯ + 8S¯ (7)

SbCl₃ + 3Na₂S_изб. ® Na₃[SbS₃] + 3NaCl (8)

SbCl₃ + 3Na₂S_{4 изб.} ® Na₃[SbS₄] + 3NaCl + 8S¯ (9)