Номер 6, страница 288 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 40. Сероводород и сульфиды - номер 6, страница 288.

Условие.

6. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции.

a) $H_2S$ + ... + $H_2SO_4$ = ... + $Cr_2(SO_4)_3$ + $K_2SO_4$ + $H_2O$

б) $CuS$ + ... = ... + $NO_2 \uparrow$ + $H_2O$

в) $FeS_2$ + $HNO_3$(конц.) = $H_2SO_4$ + ... + $H_2O$ + ...

Решение.

Решение 2.

а)

Решение
В данной реакции сероводород ($H_2S$) является восстановителем, а неизвестное вещество — окислителем. Судя по продуктам реакции ($Cr_2(SO_4)_3$ и $K_2SO_4$), окислителем является дихромат калия ($K_2Cr_2O_7$). Серная кислота ($H_2SO_4$) создает кислую среду. Продуктом окисления сероводорода в данном случае будет простое вещество сера ($\text{S}$).

Схема реакции: $H_2S + K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 \rightarrow S + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O$.

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:
$H_2\overset{-2}{S} + K_2\overset{+6}{Cr_2}O_7 + H_2SO_4 \rightarrow \overset{0}{S} + \overset{+3}{Cr_2}(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O$

Составим электронный баланс:
$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$ | 3 (окисление, восстановитель)
$2Cr^{+6} + 6e^- \rightarrow 2Cr^{+3}$ | 1 (восстановление, окислитель)

Расставим коэффициенты в уравнении реакции:
$3H_2S + K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 \rightarrow 3S + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O$

Уравняем сульфат-ионы. Справа их $3+1=4$. Значит, перед $H_2SO_4$ ставим коэффициент 4.
$3H_2S + K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 \rightarrow 3S + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O$

Уравняем атомы водорода. Слева их $3 \cdot 2 + 4 \cdot 2 = 14$. Значит, перед $H_2O$ ставим коэффициент 7.
$3H_2S + K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 \rightarrow 3S + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 7H_2O$

Проверим по кислороду: слева $7 + 4 \cdot 4 = 23$; справа $3 \cdot 4 + 4 + 7 = 12 + 4 + 7 = 23$. Уравнение составлено верно.

Ответ: $3H_2S + K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 = 3S + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 7H_2O$.

б)

Решение
В данной реакции окислителем выступает азотная кислота ($HNO_3$), так как продуктом восстановления является оксид азота(IV) ($NO_2$). Восстановителем является сульфид меди(II) ($CuS$). При окислении сульфида меди концентрированной азотной кислотой образуются сульфат меди(II) ($CuSO_4$), оксид азота(IV) и вода.
Примечание: Также возможен вариант с образованием нитрата меди(II) и серной кислоты. Выберем вариант с образованием сульфата меди.

Схема реакции: $CuS + HNO_3(конц.) \rightarrow CuSO_4 + NO_2 + H_2O$.

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:
$Cu\overset{-2}{S} + H\overset{+5}{N}O_3 \rightarrow Cu\overset{+6}{S}O_4 + \overset{+4}{N}O_2 + H_2O$

Составим электронный баланс:
$S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 (окисление, восстановитель)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 8 (восстановление, окислитель)

Расставим коэффициенты в уравнении реакции:
$CuS + 8HNO_3 \rightarrow CuSO_4 + 8NO_2 + H_2O$

Уравняем атомы водорода. Слева их 8. Значит, перед $H_2O$ ставим коэффициент 4.
$CuS + 8HNO_3 \rightarrow CuSO_4 + 8NO_2 + 4H_2O$

Проверим по кислороду: слева $8 \cdot 3 = 24$; справа $4 + 8 \cdot 2 + 4 = 4 + 16 + 4 = 24$. Уравнение составлено верно.

Ответ: $CuS + 8HNO_3(конц.) = CuSO_4 + 8NO_2\uparrow + 4H_2O$.

в)

Решение
В данной реакции пирит ($FeS_2$) является восстановителем, а концентрированная азотная кислота ($HNO_3$) — окислителем. В пирите железо имеет степень окисления +2, а сера –1 ($Fe^{+2}(S^{-1})_2$). При окислении железо переходит в степень окисления +3, а сера в +6. Азот из азотной кислоты восстанавливается до +4 (в $NO_2$).

Схема реакции: $FeS_2 + HNO_3(конц.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + H_2SO_4 + NO_2 + H_2O$.

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:
$\overset{+2}{Fe}\overset{-1}{S_2} + H\overset{+5}{N}O_3 \rightarrow \overset{+3}{Fe}(NO_3)_3 + H_2\overset{+6}{S}O_4 + \overset{+4}{N}O_2 + H_2O$

Составим электронный баланс, учитывая, что окисляются оба элемента в $FeS_2$:
$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$
$2S^{-1} - 14e^- \rightarrow 2S^{+6}$
Суммарный процесс окисления: $FeS_2 - 15e^- \rightarrow Fe^{+3} + 2S^{+6}$ | 1 (восстановитель)
Процесс восстановления: $N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 15 (окислитель)

Расставим коэффициенты перед веществами, изменившими степень окисления: 1 перед $FeS_2$ (и продуктами его окисления $Fe(NO_3)_3$ и $H_2SO_4$), и 15 перед $NO_2$. Так как в $FeS_2$ два атома серы, перед $H_2SO_4$ ставим коэффициент 2.
$FeS_2 + HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 2H_2SO_4 + 15NO_2 + H_2O$

Уравняем атомы азота. Справа их $\text{3}$ (в $Fe(NO_3)_3$) + $\text{15}$ (в $NO_2$) = $\text{18}$. Значит, перед $HNO_3$ ставим коэффициент 18.
$FeS_2 + 18HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 2H_2SO_4 + 15NO_2 + H_2O$

Уравняем атомы водорода. Слева их 18. Справа $2 \cdot 2=4$ (в $H_2SO_4$). Нужно еще $18-4=14$ атомов водорода, значит, перед $H_2O$ ставим коэффициент 7.
$FeS_2 + 18HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 2H_2SO_4 + 15NO_2 + 7H_2O$

Проверим по кислороду: слева $18 \cdot 3 = 54$; справа $3 \cdot 3 + 2 \cdot 4 + 15 \cdot 2 + 7 = 9 + 8 + 30 + 7 = 54$. Уравнение составлено верно.

Ответ: $FeS_2 + 18HNO_3(конц.) = Fe(NO_3)_3 + 2H_2SO_4 + 15NO_2\uparrow + 7H_2O$.