Номер 53, страница 233 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

8.53. При действии порошка алюминия на раствор сульфита натрия с добавленным в него гидроксидом натрия образуется сульфид натрия. Запишите уравнение реакции.

В данной задаче происходит окислительно-восстановительная реакция в щелочной среде. Реагентами являются порошок алюминия ($Al$), сульфит натрия ($Na_2SO_3$) и гидроксид натрия ($NaOH$). Продуктами реакции, согласно условию, является сульфид натрия ($Na_2S$). Алюминий, как активный металл и сильный восстановитель, в щелочной среде окисляется с образованием комплексного соединения — тетрагидроксоалюмината натрия ($Na[Al(OH)_4]$).

Решение

Для составления уравнения реакции воспользуемся методом электронно-ионного баланса. Сначала определим степени окисления элементов, которые их изменяют. Алюминий ($Al$) переходит из степени окисления $0$ в $+3$, являясь восстановителем. Сера ($S$) в сульфит-ионе ($SO_3^{2-}$) переходит из степени окисления $+4$ в $-2$ в сульфид-ионе ($S^{2-}$), являясь окислителем.

Составим полуреакции окисления и восстановления для щелочной среды:

Процесс окисления алюминия (восстановитель):

$Al^0 + 4OH^- - 3e^- \rightarrow [Al(OH)_4]^-$

Процесс восстановления сульфит-иона (окислитель):

$SO_3^{2-} + 3H_2O + 6e^- \rightarrow S^{2-} + 6OH^-$

Чтобы уравнять число отданных и принятых электронов, найдем наименьшее общее кратное для 3 и 6, которое равно 6. Умножим первую полуреакцию на 2, а вторую оставим без изменений (умножим на 1):

$2 | Al + 4OH^- - 3e^- \rightarrow [Al(OH)_4]^-$

$1 | SO_3^{2-} + 3H_2O + 6e^- \rightarrow S^{2-} + 6OH^-$

Суммируем обе полуреакции, чтобы получить ионное уравнение:

$2Al + 8OH^- + SO_3^{2-} + 3H_2O \rightarrow 2[Al(OH)_4]^- + S^{2-} + 6OH^-$

Сокращаем одинаковые ионы ($OH^-$) в левой и правой частях уравнения:

$2Al + 2OH^- + SO_3^{2-} + 3H_2O \rightarrow 2[Al(OH)_4]^- + S^{2-}$

Теперь запишем полное молекулярное уравнение, добавив недостающие ионы натрия ($Na^+$) к анионам в ионном уравнении:

$2Al + Na_2SO_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + Na_2S$

Проверим баланс атомов в итоговом уравнении: слева 2 Al, 4 Na, 1 S, 8 O, 8 H; справа 2 Al, 4 Na, 1 S, 8 O, 8 H. Баланс соблюден.

Ответ: $2Al + Na_2SO_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + Na_2S$