Номер 5, страница 283 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 39. Cepa - номер 5, страница 283.

Условие.

5. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, определите окислитель и восстановитель.

а) S + ... $ \longrightarrow $ $H_2SO_4$ + ... + $H_2O$

б) S + $\text{HI}$ $ \longrightarrow $ $I_2$ + $H_2S$

в) S + $CuO$ $ \longrightarrow $ $Cu_2O$ + ...

Решение.

Решение 2.

a)

Решение

Исходная схема реакции: $S + ... \rightarrow H_2SO_4 + ... + H_2O$.

В этой реакции сера ($\text{S}$) из простого вещества со степенью окисления 0 переходит в серную кислоту ($H_2SO_4$), где её степень окисления становится +6. Это процесс окисления, значит, сера является восстановителем. Для протекания реакции необходим сильный окислитель. Предположим, что в качестве окислителя выступает концентрированная азотная кислота ($HNO_3$), которая при реакции с неметаллами обычно восстанавливается до оксида азота(IV) ($NO_2$).

Тогда полная схема реакции выглядит так: $S + HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + NO_2 + H_2O$.

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$S^0 + H N^{+5} O_3 \rightarrow H_2 S^{+6} O_4 + N^{+4} O_2 + H_2 O$

Составим электронный баланс, указав процессы окисления и восстановления:

$S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 (окисление, $S^0$ — восстановитель)

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 6 (восстановление, $N^{+5}$ — окислитель)

Наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов равно 6. Отсюда находим коэффициенты: 1 для серы и 6 для азота.

Подставим коэффициенты в уравнение:

$1S + 6HNO_3 \rightarrow 1H_2SO_4 + 6NO_2 + H_2O$

Теперь уравняем число атомов водорода. Слева 6 атомов H (в $6HNO_3$), справа 2 атома H (в $H_2SO_4$). Следовательно, в молекулах воды должно быть $6 - 2 = 4$ атома водорода, что соответствует 2 молекулам $H_2O$.

$S + 6HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2 + 2H_2O$

Проверим баланс атомов кислорода:

Слева: $6 \cdot 3 = 18$ атомов O.

Справа: $4 + 6 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 4 + 12 + 2 = 18$ атомов O.

Баланс достигнут, уравнение составлено верно.

Ответ: Уравнение реакции: $S + 6HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2 + 2H_2O$. Окислитель — азотная кислота ($HNO_3$), восстановитель — сера ($\text{S}$).

б)

Решение

Схема реакции: $S + HI \rightarrow I_2 + H_2S$.

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$S^0 + H I^{-1} \rightarrow I_2^0 + H_2 S^{-2}$

Составим электронный баланс, указав процессы окисления и восстановления:

$S^0 + 2e^- \rightarrow S^{-2}$ | 1 (восстановление, $S^0$ — окислитель)

$2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0$ | 1 (окисление, $I^{-1}$ — восстановитель)

Число отданных и принятых электронов равно 2, поэтому коэффициенты перед окислителем и восстановителем равны 1.

Подставим коэффициенты в уравнение. Перед $\text{S}$ и $H_2S$ ставим 1. Перед $I_2$ ставим 1, что соответствует двум атомам йода, значит, перед $\text{HI}$ нужен коэффициент 2.

$S + 2HI \rightarrow I_2 + H_2S$

Проверим баланс атомов:

Слева: 1 атом S, 2 атома H, 2 атома I.

Справа: 2 атома I, 2 атома H, 1 атом S.

Баланс достигнут, уравнение составлено верно.

Ответ: Уравнение реакции: $S + 2HI \rightarrow I_2 + H_2S$. Окислитель — сера ($\text{S}$), восстановитель — иодоводород ($\text{HI}$).

в)

Решение

Исходная схема реакции: $S + CuO \rightarrow Cu_2O + ...$

В этой реакции степень окисления меди понижается с +2 (в $CuO$) до +1 (в $Cu_2O$). Это процесс восстановления, значит, оксид меди(II) ($CuO$) является окислителем. Сера ($S^0$) при этом должна окисляться, являясь восстановителем. Типичным продуктом окисления серы при взаимодействии с оксидами металлов при нагревании является оксид серы(IV) ($SO_2$), где сера имеет степень окисления +4.

Тогда полная схема реакции выглядит так: $S + CuO \rightarrow Cu_2O + SO_2$.

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$S^0 + Cu^{+2} O \rightarrow Cu_2^{+1} O + S^{+4} O_2$

Составим электронный баланс, указав процессы окисления и восстановления:

$S^0 - 4e^- \rightarrow S^{+4}$ | 1 (окисление, $S^0$ — восстановитель)

$Cu^{+2} + 1e^- \rightarrow Cu^{+1}$ | 4 (восстановление, $Cu^{+2}$ — окислитель)

Наименьшее общее кратное для числа электронов равно 4. Отсюда находим коэффициенты: 1 для серы и 4 для меди.

Подставим коэффициенты в уравнение. Перед $\text{S}$ и $SO_2$ ставим 1. Перед атомами меди должен стоять коэффициент 4. Это соответствует 4 молекулам $CuO$ слева и 2 молекулам $Cu_2O$ справа (так как $2 \cdot 2 = 4$ атома Cu).

$S + 4CuO \rightarrow 2Cu_2O + SO_2$

Проверим баланс атомов кислорода:

Слева: 4 атома O (в $4CuO$).

Справа: $2 \cdot 1$ (в $2Cu_2O$) $+ 2$ (в $SO_2$) $= 2 + 2 = 4$ атома O.

Баланс достигнут, уравнение составлено верно.

Ответ: Уравнение реакции: $S + 4CuO \rightarrow 2Cu_2O + SO_2$. Окислитель — оксид меди(II) ($CuO$), восстановитель — сера ($\text{S}$).