Номер 147, страница 207 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.147. Запишите уравнения реакций, соответствующие приведённой схеме превращений:

Данная схема иллюстрирует химические превращения соединений серы, находящейся в различных степенях окисления: $S^0$ (простое вещество), $S^{+4}$ и $S^{+6}$. Особенностью схемы является наличие двух узлов для степени окисления $+4$. Чтобы придать химический смысл всем указанным переходам, примем, что левый узел ($S^{+4}_L$) соответствует оксиду серы(IV) ($SO_2$), а правый узел ($S^{+4}_R$) — соли сернистой кислоты, например, сульфиту натрия ($Na_2SO_3$). В таком случае схема описывает 8 различных химических реакций.

Решение

$S^0 \rightarrow S^{+6}$: Окисление элементарной серы до высшей степени окисления $+6$ проводят с помощью сильных окислителей, например, концентрированной азотной кислоты.

Ответ: $S + 6HNO_3(конц.) \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2 \uparrow + 2H_2O$

$S^0 \rightarrow S^{+4}_L$: Получение оксида серы(IV) из простого вещества — это реакция горения серы в кислороде.

Ответ: $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

$S^{+4}_L \rightarrow S^{+4}_R$: Этот переход соответствует реакции кислотного оксида $SO_2$ со щелочью, в результате которой образуется соль (сульфит натрия), при этом степень окисления серы не изменяется.

Ответ: $SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

$S^{+4}_R \rightarrow S^{+6}$: Сульфиты являются восстановителями и легко окисляются до сульфатов (где сера находится в степени окисления $+6$) подходящими окислителями, например, пероксидом водорода.

Ответ: $Na_2SO_3 + H_2O_2 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

$S^{+4}_L \rightarrow S^{+6}$ (диагональный переход): Каталитическое окисление оксида серы(IV) кислородом — важнейший промышленный способ получения оксида серы(VI), который является ангидридом серной кислоты.

Ответ: $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$ (кат. $V_2O_5$, $t^{\circ}$)

$S^{+6} \rightarrow S^{+4}_L$ (диагональный переход): Концентрированная серная кислота, проявляя окислительные свойства, восстанавливается до оксида серы(IV) при взаимодействии с малоактивными металлами, такими как медь.

Ответ: $Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$

$S^{+4}_R \rightarrow S^0$ (диагональный переход): Восстановление серы из сульфита до простого вещества возможно в реакции сопропорционирования с сероводородом в кислой среде.

Ответ: $Na_2SO_3 + 2H_2S + 2HCl \rightarrow 3S \downarrow + 2NaCl + 3H_2O$

$S^0 \rightarrow S^{+4}_R$ (диагональный переход): При взаимодействии серы с концентрированным раствором щелочи при нагревании происходит реакция диспропорционирования с образованием сульфида и сульфита.

Ответ: $3S + 6NaOH(конц.) \xrightarrow{t} 2Na_2S + Na_2SO_3 + 3H_2O$