Номер 4, страница 55 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 12. Сернистый газ. Глава 1. Неметаллы - номер 4, страница 55.

Условие.

4. Расставьте коэффициенты в схемах реакций:

a) $SO_2 + Cl_2 + H_2O \longrightarrow H_2SO_4 + HCl$;

б) $SO_2 + H_2 \longrightarrow S + H_2O$.

В каком случае сернистый газ является окислителем, а в каком — восстановителем?

Решение.

Решение 2.

Решение

Для того чтобы расставить коэффициенты и определить роль сернистого газа ($SO_2$), необходимо проанализировать изменение степеней окисления атомов в каждой реакции.

а) $SO_2 + Cl_2 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 + HCl$

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции. Сера в $SO_2$ имеет степень окисления +4 ($S^{+4}$), а в продукте реакции, серной кислоте $H_2SO_4$, её степень окисления становится +6 ($S^{+6}$). Атом серы отдает электроны. Хлор в молекуле $Cl_2$ имеет степень окисления 0 ($Cl_2^0$), а в соляной кислоте $HCl$ — -1 ($Cl^{-1}$). Атомы хлора принимают электроны.

2. Составим электронный баланс:
$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 | процесс окисления, $SO_2$ является восстановителем.
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ | 1 | процесс восстановления, $Cl_2$ является окислителем.

3. Число отданных и принятых электронов равно (2), поэтому коэффициенты перед веществами, содержащими серу и хлор, равны 1. Поставим коэффициент 2 перед $HCl$, так как в реакции участвует молекула $Cl_2$.
$SO_2 + Cl_2 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HCl$

4. Теперь уравняем число атомов водорода и кислорода. Справа у нас 2 атома водорода в $H_2SO_4$ и 2 в $2HCl$, всего 4. Следовательно, слева перед $H_2O$ нужно поставить коэффициент 2.
$SO_2 + Cl_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HCl$

5. Проверим баланс атомов кислорода: слева 2 (в $SO_2$) + 2 (в $2H_2O$) = 4. Справа 4 (в $H_2SO_4$). Баланс соблюден.

В данной реакции степень окисления серы повышается, значит, $SO_2$ является восстановителем.

Ответ: $SO_2 + Cl_2 + 2H_2O = H_2SO_4 + 2HCl$. В этой реакции сернистый газ является восстановителем.

б) $SO_2 + H_2S \rightarrow S + H_2O$

1. Определим степени окисления серы в реагентах и продуктах. В $SO_2$ степень окисления серы +4 ($S^{+4}$). В сероводороде $H_2S$ степень окисления серы -2 ($S^{-2}$). В простом веществе $S$ степень окисления серы 0 ($S^0$).

2. Составим электронный баланс. Это реакция сопропорционирования, где один и тот же элемент из двух разных степеней окисления переходит в одну промежуточную.
$S^{+4} + 4e^- \rightarrow S^0$ | 1 | процесс восстановления, $SO_2$ является окислителем.
$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$ | 2 | процесс окисления, $H_2S$ является восстановителем.

3. Для равенства числа электронов, умножим вторую полуреакцию на 2. Это дает нам коэффициенты: 1 для $SO_2$ и 2 для $H_2S$.
$1SO_2 + 2H_2S \rightarrow S + H_2O$

4. Уравняем атомы серы. Слева 1 атом из $SO_2$ и 2 атома из $2H_2S$, всего 3. Значит, справа перед $S$ ставим коэффициент 3.
$SO_2 + 2H_2S \rightarrow 3S + H_2O$

5. Уравняем атомы водорода. Слева 4 атома в $2H_2S$. Значит, справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 2.
$SO_2 + 2H_2S \rightarrow 3S + 2H_2O$

6. Проверим кислород: слева 2 атома, справа 2. Уравнение сбалансировано.

В данной реакции степень окисления серы в $SO_2$ понижается, значит, $SO_2$ является окислителем.

Ответ: $SO_2 + 2H_2S = 3S + 2H_2O$. В этой реакции сернистый газ является окислителем.

Таким образом, сернистый газ ($SO_2$) проявляет двойственные окислительно-восстановительные свойства. В реакции с более сильным окислителем, чем он сам (например, с хлором), $SO_2$ является восстановителем (реакция а). В реакции с восстановителем (например, с сероводородом), $SO_2$ является окислителем (реакция б).