Номер 8, страница 292 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 41. Оксид серы(IV). Сернистая кислота и её соли - номер 8, страница 292.

Условие.

8. В сульфите одновалентного металла массовая доля серы составляет 34 %. Установите формулу сульфита. Составьте уравнение реакции окисления этого сульфита нейтральным раствором перманганата калия.

Решение.

Решение 2.

Установите формулу сульфита

Дано:

Массовая доля серы в сульфите одновалентного металла $w(S) = 34\%$.

Найти:

Формулу сульфита.

Решение:

Поскольку металл одновалентен, его ион имеет заряд $1+$, обозначим его как $Me^+$. Сульфит-ион имеет заряд $2-$, его формула $SO_3^{2-}$.
Для составления формулы нейтральной соли необходимо два катиона металла на один сульфит-анион. Таким образом, общая формула сульфита — $Me_2SO_3$.

Массовая доля элемента в соединении рассчитывается по формуле:
$w(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(\text{соединения})}$
где $\text{n}$ — число атомов элемента, $\text{Ar}$ — относительная атомная масса элемента, $\text{Mr}$ — относительная молекулярная масса соединения.

В нашем случае, для серы ($\text{S}$) в $Me_2SO_3$:
$w(S) = \frac{1 \cdot Ar(S)}{Mr(Me_2SO_3)}$

Примем относительные атомные массы: $Ar(S) \approx 32$, $Ar(O) \approx 16$. Обозначим относительную атомную массу неизвестного металла $Ar(Me)$ как $\text{x}$.

Молекулярная масса сульфита:
$Mr(Me_2SO_3) = 2 \cdot Ar(Me) + Ar(S) + 3 \cdot Ar(O) = 2x + 32 + 3 \cdot 16 = 2x + 80$.

Подставим известные значения в формулу массовой доли (переведя проценты в доли):
$0.34 = \frac{32}{2x + 80}$

Решим уравнение относительно $\text{x}$:
$0.34 \cdot (2x + 80) = 32$
$0.68x + 27.2 = 32$
$0.68x = 32 - 27.2$
$0.68x = 4.8$
$x = \frac{4.8}{0.68} \approx 7.06$

Относительная атомная масса около 7 г/моль соответствует литию ($\text{Li}$, $Ar(Li) \approx 6.94$). Следовательно, искомый металл — литий.

Формула сульфита — сульфит лития $Li_2SO_3$.

Ответ: Формула сульфита — $Li_2SO_3$.

Составьте уравнение реакции окисления этого сульфита нейтральным раствором перманганата калия

Решение:

Реакция окисления сульфита лития ($Li_2SO_3$) перманганатом калия ($KMnO_4$) в нейтральной среде (в присутствии воды $H_2O$) является окислительно-восстановительной.

В этой реакции сульфит-ион ($SO_3^{2-}$) окисляется до сульфат-иона ($SO_4^{2-}$), а перманганат-ион ($MnO_4^{-}$) в нейтральной среде восстанавливается до диоксида марганца ($MnO_2$), который выпадает в осадок.

Определим степени окисления и составим электронный баланс:
$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ | 3 | окисление, восстановитель
$Mn^{+7} + 3e^- \rightarrow Mn^{+4}$ | 2 | восстановление, окислитель

Используя найденные коэффициенты, составим уравнение реакции. Коэффициент 3 ставим перед соединениями серы, коэффициент 2 — перед соединениями марганца.
$3Li_2SO_3 + 2KMnO_4 + H_2O \rightarrow 3Li_2SO_4 + 2MnO_2\downarrow + 2KOH$

Проверим баланс атомов:
Li: слева 6, справа 6.
S: слева 3, справа 3.
K: слева 2, справа 2.
Mn: слева 2, справа 2.
H: слева 2, справа 2.
O: слева $3 \cdot 3 + 2 \cdot 4 + 1 = 9 + 8 + 1 = 18$; справа $3 \cdot 4 + 2 \cdot 2 + 2 = 12 + 4 + 2 = 18$.
Уравнение составлено верно.

Ответ: $3Li_2SO_3 + 2KMnO_4 + H_2O \rightarrow 3Li_2SO_4 + 2MnO_2\downarrow + 2KOH$.