Номер 4, страница 335 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 70. Производство серной кислоты. Глава 7. Химическая технология - номер 4, страница 335.

Условие.

4. Сырьём для сернокислотного производства может служить сульфат кальция. При восстановлении углём он превращается в оксид кальция, сернистый и углекислый газы. Напишите уравнение реакции.

Решение.

Решение 2.

Решение

В соответствии с условием задачи, реагентами в данной реакции являются сульфат кальция ($CaSO_4$) и уголь, который представляет собой углерод ($C$). В результате реакции образуются три продукта: оксид кальция ($CaO$), сернистый газ ($SO_2$) и углекислый газ ($CO_2$).

Сначала запишем схему химической реакции на основе перечисленных веществ:

$CaSO_4 + C \rightarrow CaO + SO_2 + CO_2$

Это окислительно-восстановительная реакция, поэтому для расстановки коэффициентов воспользуемся методом электронного баланса. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции.

$Ca\overset{+6}{S}O_4 + \overset{0}{C} \rightarrow CaO + \overset{+4}{S}O_2 + \overset{+4}{C}O_2$

Составим полуреакции окисления и восстановления:

1. Сера ($S$) понижает свою степень окисления с +6 до +4. Она принимает 2 электрона и является окислителем (процесс восстановления):
$S^{+6} + 2e^{-} \rightarrow S^{+4}$

2. Углерод ($C$) повышает свою степень окисления с 0 до +4. Он отдает 4 электрона и является восстановителем (процесс окисления):
$C^{0} - 4e^{-} \rightarrow C^{+4}$

Чтобы число отданных и принятых электронов было одинаковым, найдем наименьшее общее кратное для чисел 2 и 4. Оно равно 4. Это означает, что первую полуреакцию нужно умножить на 2, а вторую — на 1.

$2 \ | \ S^{+6} + 2e^{-} \rightarrow S^{+4}$ (восстановление)
$1 \ | \ C^{0} - 4e^{-} \rightarrow C^{+4}$ (окисление)

Теперь расставим полученные коэффициенты в уравнении реакции. Перед веществами, содержащими серу ($CaSO_4$ и $SO_2$), ставим коэффициент 2. Перед веществами, содержащими углерод ($C$ и $CO_2$), ставим коэффициент 1 (обычно не пишется).

$2CaSO_4 + 1C \rightarrow CaO + 2SO_2 + 1CO_2$

В последнюю очередь уравниваем количество атомов кальция ($Ca$). Слева их 2, значит, справа перед $CaO$ тоже нужно поставить коэффициент 2.

$2CaSO_4 + C \rightarrow 2CaO + 2SO_2 + CO_2$

Проверим правильность расстановки коэффициентов, подсчитав количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения:

Слева: $Ca=2$, $S=2$, $O=2 \cdot 4=8$, $C=1$.
Справа: $Ca=2$, $S=2$, $O=2 \cdot 1 + 2 \cdot 2 + 2 = 2+4+2=8$, $C=1$.

Количество всех атомов слева и справа совпадает, следовательно, уравнение составлено верно.

Ответ: $2CaSO_4 + C \rightarrow 2CaO + 2SO_2 + CO_2$.