Номер 209, страница 214 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.209. Что происходит при действии горячей концентрированной серной кислоты на сульфид железа(II), дисульфид железа(II), сульфид меди(I), сульфид свинца(II), сульфид фосфора(V), иодид железа(II)? Запишите уравнения реакций.

Решение

Горячая концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) является сильным окислителем. При взаимодействии с перечисленными веществами она окисляет элементы, находящиеся в низших или промежуточных степенях окисления (например, $Fe^{2+}$, $Cu^{+}$, $S^{2-}$, $I^{-}$), а сама, как правило, восстанавливается до диоксида серы ($SO_2$).

Сульфид железа(II)

В сульфиде железа(II) ($FeS$) железо находится в степени окисления +2, а сера в степени окисления -2. Горячая концентрированная серная кислота окисляет и железо(II) до железа(III), и сульфид-ион до диоксида серы ($SO_2$). Продуктами реакции являются сульфат железа(III), диоксид серы и вода.

Уравнение реакции:

$2FeS + 10H_2SO_4 (конц., гор.) \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 9SO_2 \uparrow + 10H_2O$

Ответ: Происходит окислительно-восстановительная реакция с образованием сульфата железа(III), диоксида серы и воды. Уравнение реакции: $2FeS + 10H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 9SO_2 + 10H_2O$.

Дисульфид железа(II)

В дисульфиде железа(II) ($FeS_2$, пирит) железо имеет степень окисления +2, а сера –1 (в составе дисульфид-иона $S_2^{2-}$). Оба элемента окисляются концентрированной серной кислотой: железо(II) до железа(III), а сера(–1) до диоксида серы ($SO_2$).

Уравнение реакции:

$2FeS_2 + 14H_2SO_4 (конц., гор.) \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 15SO_2 \uparrow + 14H_2O$

Ответ: Происходит окисление железа и серы с образованием сульфата железа(III), диоксида серы и воды. Уравнение реакции: $2FeS_2 + 14H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 15SO_2 + 14H_2O$.

Сульфид меди(I)

В сульфиде меди(I) ($Cu_2S$) медь находится в степени окисления +1, а сера –2. Горячая концентрированная серная кислота окисляет медь(I) до меди(II) и сульфид-ион до диоксида серы ($SO_2$). Продуктами являются сульфат меди(II), диоксид серы и вода.

Уравнение реакции:

$Cu_2S + 6H_2SO_4 (конц., гор.) \rightarrow 2CuSO_4 + 5SO_2 \uparrow + 6H_2O$

Ответ: Происходит окисление меди и серы с образованием сульфата меди(II), диоксида серы и воды. Уравнение реакции: $Cu_2S + 6H_2SO_4 \rightarrow 2CuSO_4 + 5SO_2 + 6H_2O$.

Сульфид свинца(II)

В сульфиде свинца(II) ($PbS$) свинец находится в своей высшей устойчивой степени окисления +2 и не окисляется. Окислению подвергается только сульфид-ион ($S^{2-}$) до диоксида серы ($SO_2$). Одним из продуктов является нерастворимый сульфат свинца(II), который может пассивировать поверхность реагента, замедляя или прекращая реакцию.

Уравнение реакции:

$PbS + 4H_2SO_4 (конц., гор.) \rightarrow PbSO_4 \downarrow + 4SO_2 \uparrow + 4H_2O$

Ответ: Происходит окисление сульфид-иона с образованием нерастворимого сульфата свинца(II), диоксида серы и воды. Уравнение реакции: $PbS + 4H_2SO_4 \rightarrow PbSO_4 + 4SO_2 + 4H_2O$.

Сульфид фосфора(V)

В сульфиде фосфора(V) ($P_2S_5$, или его димере $P_4S_{10}$) фосфор находится в высшей степени окисления +5 и не окисляется, он образует ортофосфорную кислоту ($H_3PO_4$). Сера в степени окисления –2 окисляется до диоксида серы ($SO_2$).

Уравнение реакции (для эмпирической формулы $P_2S_5$):

$P_2S_5 + 15H_2SO_4 (конц., гор.) \rightarrow 2H_3PO_4 + 20SO_2 \uparrow + 12H_2O$

Ответ: Происходит окисление серы, а фосфор образует кислоту. Продукты: ортофосфорная кислота, диоксид серы и вода. Уравнение реакции: $P_2S_5 + 15H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 20SO_2 + 12H_2O$.

Иодид железа(II)

В иодиде железа(II) ($FeI_2$) окислению подвергаются и железо(II) до железа(III), и иодид-ион ($I^{-}$) до молекулярного иода ($I_2$).

Уравнение реакции:

$2FeI_2 + 6H_2SO_4 (конц., гор.) \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 2I_2 + 3SO_2 \uparrow + 6H_2O$

Ответ: Происходит окисление и железа(II), и иодид-ионов. Продукты: сульфат железа(III), иод, диоксид серы и вода. Уравнение реакции: $2FeI_2 + 6H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 2I_2 + 3SO_2 + 6H_2O$.