Номер 6, страница 149, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Составьте электронный баланс для уравнений 1-й и 2-й стадий производства серной кислоты.

1-я стадия

Первая стадия производства серной кислоты — обжиг железосодержащего сырья, например, пирита ($FeS_2$), в токе кислорода.

Уравнение реакции: $4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2$

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:

$\stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-1}{S_2} + \stackrel{0}{O_2} \rightarrow \stackrel{+3}{Fe}_2\stackrel{-2}{O_3} + \stackrel{+4}{S}\stackrel{-2}{O_2}$

В этой реакции пирит $FeS_2$ является восстановителем, так как в его составе окисляются и железо (от $+2$ до $+3$), и сера (от $-1$ до $+4$). Кислород $O_2$ является окислителем, так как он восстанавливается (от $\text{0}$ до $-2$).

Составим электронный баланс. Удобно рассмотреть суммарный переход электронов для одной формульной единицы $FeS_2$:

$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$

$2S^{-1} - 10e^- \rightarrow 2S^{+4}$

Суммарно одна частица $FeS_2$ отдает 11 электронов.

Процесс окисления: $FeS_2 - 11e^- \rightarrow Fe^{+3} + 2S^{+4}$

Процесс восстановления: $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$

Подбираем коэффициенты, находя наименьшее общее кратное (44):

$FeS_2 - 11e^- \rightarrow Fe^{+3} + 2S^{+4}$ | 4 | восстановитель

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 11 | окислитель

Ответ: Электронный баланс для реакции $4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2$:

$FeS_2 - 11e^- \rightarrow Fe^{+3} + 2S^{+4}$ | 4

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 11

Восстановитель — $FeS_2$, окислитель — $O_2$.

2-я стадия

Вторая стадия — каталитическое окисление оксида серы(IV) кислородом воздуха до оксида серы(VI).

Уравнение реакции: $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$\stackrel{+4}{S}\stackrel{-2}{O_2} + \stackrel{0}{O_2} \rightarrow \stackrel{+6}{S}\stackrel{-2}{O_3}$

В этой реакции оксид серы(IV) $SO_2$ является восстановителем (сера окисляется от $+4$ до $+6$), а кислород $O_2$ — окислителем (восстанавливается от $\text{0}$ до $-2$).

Составим электронный баланс:

Процесс окисления: $S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$

Процесс восстановления: $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$

Подбираем коэффициенты, находя наименьшее общее кратное (4):

$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ | 2 | восстановитель

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 | окислитель

Ответ: Электронный баланс для реакции $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$ :

$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ | 2

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1

Восстановитель — $SO_2$, окислитель — $O_2$.