Номер 212, страница 214 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.212. Объясните, почему разбавленная азотная кислота окисляет сероводород до серы, а концентрированная – до серной кислоты. Запишите уравнения реакций. Как изменяется продукт восстановления азотной кислоты в зависимости от её концентрации?

Объясните, почему разбавленная азотная кислота окисляет сероводород до серы, а концентрированная — до серной кислоты.

Окислительная способность азотной кислоты ($HNO_3$) напрямую зависит от её концентрации. Концентрированная азотная кислота является гораздо более сильным окислителем, чем разбавленная. Сероводород ($H_2S$) является восстановителем, в котором сера имеет низшую степень окисления -2.

При взаимодействии с сильным окислителем (концентрированной $HNO_3$), сера окисляется до своей высшей возможной степени окисления +6, образуя серную кислоту ($H_2SO_4$).

При взаимодействии с более слабым окислителем (разбавленной $HNO_3$), сера окисляется не так глубоко, лишь до степени окисления 0, образуя простое вещество — серу ($S$).

Таким образом, различие в продуктах окисления сероводорода объясняется различной окислительной силой концентрированной и разбавленной азотной кислоты.

Запишите уравнения реакций.

1. Взаимодействие сероводорода с разбавленной азотной кислотой:
Сера окисляется от -2 до 0, а азот восстанавливается от +5 до +2.
$3H_2S + 2HNO_{3(\text{разб.})} \rightarrow 3S \downarrow + 2NO \uparrow + 4H_2O$

2. Взаимодействие сероводорода с концентрированной азотной кислотой:
Сера окисляется от -2 до +6, а азот восстанавливается от +5 до +4.
$H_2S + 8HNO_{3(\text{конц.})} \rightarrow H_2SO_4 + 8NO_2 \uparrow + 4H_2O$

Как изменяется продукт восстановления азотной кислоты в зависимости от её концентрации?

Продукт восстановления азотной кислоты зависит как от её концентрации, так и от активности восстановителя. Существует общая закономерность: чем ниже концентрация азотной кислоты, тем глубже она восстанавливается, то есть тем ниже степень окисления азота в образующемся продукте.

Можно составить следующий ряд продуктов восстановления азота в зависимости от уменьшения концентрации кислоты:
$NO_2$ (оксид азота(IV), степень окисления +4) — продукт восстановления концентрированной $HNO_3$.
$NO$ (оксид азота(II), степень окисления +2) — продукт восстановления разбавленной $HNO_3$.
$N_2O$ (оксид азота(I), степень окисления +1) — продукт восстановления более разбавленной $HNO_3$.
$N_2$ (молекулярный азот, степень окисления 0) — продукт восстановления очень разбавленной $HNO_3$.
$NH_4NO_3$ (нитрат аммония, степень окисления азота в катионе $NH_4^+$ равна -3) — продукт восстановления очень разбавленной $HNO_3$ при реакции с активными металлами (например, Mg, Zn, Al).

Ответ: Окислительная сила азотной кислоты растет с увеличением ее концентрации, что приводит к разной глубине окисления сероводорода: до $S^0$ в разбавленной кислоте и до $S^{+6}$ в концентрированной. Продукты восстановления азотной кислоты также зависят от ее концентрации: по мере разбавления кислоты степень окисления азота в продуктах понижается, образуя ряд соединений от $NO_2$ до $NH_4^+$.