Номер 7.113, страница 204 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.113. Как осуществить следующие превращения?

$\mathrm{а}) \mathrm{S}⟶{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}⟶{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4$

$\mathrm{б}) \mathrm{S}⟶\mathrm{FeS}⟶{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4$

$\mathrm{в}) \mathrm{S}⟶{\mathrm{SO}}_2⟶{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4$

$\mathrm{г}) \mathrm{S}⟶{\mathrm{SCl}}_2⟶{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4$

a) Для осуществления цепочки превращений $S \rightarrow H_2S \rightarrow H_2SO_4$ необходимо провести следующие реакции:

1. Получение сероводорода ($H_2S$) из серы ($S$). Это достигается путем прямой реакции серы с водородом при нагревании.

$S + H_2 \xrightarrow{t} H_2S$

2. Окисление сероводорода ($H_2S$) до серной кислоты ($H_2SO_4$). Поскольку сера в сероводороде имеет степень окисления -2, а в серной кислоте +6, требуется сильный окислитель. Например, концентрированная азотная кислота.

$H_2S + 8HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow H_2SO_4 + 8NO_2\uparrow + 4H_2O$

Ответ:

$S + H_2 \xrightarrow{t} H_2S$

$H_2S + 8HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow H_2SO_4 + 8NO_2\uparrow + 4H_2O$

б) Для осуществления цепочки превращений $S \rightarrow FeS \rightarrow H_2SO_4$ необходимо провести следующие реакции:

1. Получение сульфида железа(II) ($FeS$) из серы ($S$). Это реакция соединения железа и серы при нагревании.

$Fe + S \xrightarrow{t} FeS$

2. Превращение сульфида железа(II) ($FeS$) в серную кислоту ($H_2SO_4$). Этот процесс можно осуществить в несколько стадий, аналогично промышленному способу получения серной кислоты (контактный способ).

Сначала проводят обжиг сульфида железа(II) для получения оксида серы(IV) ($SO_2$):

$4FeS + 7O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 4SO_2\uparrow$

Затем оксид серы(IV) каталитически окисляют до оксида серы(VI) ($SO_3$):

$2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5, t} 2SO_3$

И наконец, оксид серы(VI) растворяют в воде, получая серную кислоту:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Ответ:

$Fe + S \xrightarrow{t} FeS$

$4FeS + 7O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 4SO_2\uparrow$

$2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5, t} 2SO_3$

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

в) Для осуществления цепочки превращений $S \rightarrow SO_2 \rightarrow H_2SO_4$ необходимо провести следующие реакции, которые являются основой контактного способа производства серной кислоты:

1. Получение оксида серы(IV) ($SO_2$) путем сжигания серы ($S$) в кислороде.

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

2. Каталитическое окисление оксида серы(IV) ($SO_2$) до оксида серы(VI) ($SO_3$) в присутствии катализатора (оксида ванадия(V)) и при повышенной температуре.

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

3. Гидратация оксида серы(VI) ($SO_3$) для получения серной кислоты ($H_2SO_4$).

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Ответ:

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

$2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5, t} 2SO_3$

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

г) Для осуществления цепочки превращений $S \rightarrow SCl_2 \rightarrow H_2SO_4$ необходимо провести следующие реакции:

1. Получение дихлорида серы ($SCl_2$) путем прямого хлорирования расплавленной серы ($S$).

$S + Cl_2 \rightarrow SCl_2$

2. Превращение дихлорида серы ($SCl_2$) в серную кислоту ($H_2SO_4$). Это можно сделать путем окисления дихлорида серы хлором в водной среде. В этой реакции сера окисляется со степени окисления +2 до +6.

$SCl_2 + 2Cl_2 + 4H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 6HCl$

Ответ:

$S + Cl_2 \rightarrow SCl_2$

$SCl_2 + 2Cl_2 + 4H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 6HCl$