Номер 140, страница 206 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.140. Какие из перечисленных веществ можно окислить концентрированной серной кислотой? Сероводород, сернистый газ, сера, сульфид железа(II), соляная кислота, иодоводородная кислота. Запишите уравнения реакций.

Концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) является сильным окислителем за счёт атома серы в высшей степени окисления +6. Она способна окислять вещества, в которых элементы находятся в низших или промежуточных степенях окисления. Рассмотрим каждое вещество из списка.

Сероводород

Сера в сероводороде ($H_2S$) имеет низшую степень окисления -2, поэтому он является сильным восстановителем и будет окисляться концентрированной серной кислотой. В зависимости от условий, сера может окисляться до $S^0$ или до $SO_2$. Серная кислота при этом, как правило, восстанавливается до $SO_2$.

Уравнение реакции окисления до свободной серы:

$H_2\stackrel{-2}{S} + H_2\stackrel{+6}{S}O_4(\text{конц.}) \rightarrow \stackrel{0}{S} \downarrow + \stackrel{+4}{S}O_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: сероводород можно окислить концентрированной серной кислотой. Уравнение реакции: $H_2S + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow S + SO_2 + 2H_2O$.

Сернистый газ

Сера в сернистом газе ($SO_2$) находится в промежуточной степени окисления +4. Хотя теоретически ее можно окислить до +6, окислителем в данном случае выступает сама серная кислота, где сера уже находится в степени окисления +6. Реакция окисления $S^{+4}$ с помощью $H_2S^{+6}O_4$ не протекает.

Ответ: сернистый газ нельзя окислить концентрированной серной кислотой.

Сера

Элементарная сера ($S$) имеет степень окисления 0. При нагревании она может быть окислена концентрированной серной кислотой, при этом сама кислота восстанавливается. Продуктом является диоксид серы ($SO_2$).

Уравнение реакции:

$\stackrel{0}{S} + 2H_2\stackrel{+6}{S}O_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} 3\stackrel{+4}{S}O_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: серу можно окислить концентрированной серной кислотой при нагревании. Уравнение реакции: $S + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} 3SO_2 + 2H_2O$.

Сульфид железа(II)

В сульфиде железа(II) ($FeS$) оба элемента находятся в степенях окисления, которые могут быть повышены: $Fe^{+2}$ и $S^{-2}$. Концентрированная серная кислота окисляет их до $Fe^{+3}$ и $S^{+4}$ соответственно, образуя сульфат железа(III) и диоксид серы.

Уравнение реакции:

$2\stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-2}{S} + 10H_2\stackrel{+6}{S}O_4(\text{конц.}) \rightarrow \stackrel{+3}{Fe_2}(SO_4)_3 + 9\stackrel{+4}{S}O_2 \uparrow + 10H_2O$

Ответ: сульфид железа(II) можно окислить концентрированной серной кислотой. Уравнение реакции: $2FeS + 10H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 9SO_2 + 10H_2O$.

Соляная кислота

Хлор в соляной кислоте ($HCl$) имеет степень окисления -1. Однако хлорид-ион является относительно слабым восстановителем, и концентрированная серная кислота не обладает достаточной окислительной силой, чтобы окислить его до свободного хлора $Cl_2$. Окислительно-восстановительная реакция не протекает.

Ответ: соляную кислоту нельзя окислить концентрированной серной кислотой.

Иодоводородная кислота

Иод в иодоводородной кислоте ($HI$) имеет степень окисления -1. Иодид-ион является сильным восстановителем и легко окисляется концентрированной серной кислотой до свободного иода $I_2$. Из-за высокой восстановительной способности $HI$, серная кислота может восстанавливаться до разных продуктов ($SO_2$, $S$ или $H_2S$).

Пример реакции с восстановлением серы до сероводорода:

$8H\stackrel{-1}{I} + H_2\stackrel{+6}{S}O_4(\text{конц.}) \rightarrow 4\stackrel{0}{I_2} + H_2\stackrel{-2}{S} \uparrow + 4H_2O$

Ответ: иодоводородную кислоту можно окислить концентрированной серной кислотой. Уравнение реакции: $8HI + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow 4I_2 + H_2S + 4H_2O$.