Номер 5, страница 26, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Ученик, получая сероводород, перепутал банки с кислотами и вместо соляной кислоты прилил к сульфиду железа концентрированную азотную кислоту. Он с удивлением наблюдал выделение бурого газа. Напишите уравнение происходящих реакций.

Задача описывает ситуацию, в которой ученик при попытке получения сероводорода ($H_2S$) совершил ошибку, использовав не ту кислоту.

Изначально планировалась стандартная лабораторная реакция получения сероводорода путем взаимодействия сульфида железа(II) с соляной кислотой. Это реакция ионного обмена, которая должна была протекать по следующему уравнению:

$FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$

Однако по ошибке была использована концентрированная азотная кислота ($HNO_3$). В отличие от соляной, концентрированная азотная кислота является очень сильным окислителем. В результате протекает не реакция обмена, а сложная окислительно-восстановительная реакция.

Наблюдаемое выделение бурого газа указывает на образование диоксида азота ($NO_2$), что является характерным признаком восстановления концентрированной азотной кислоты.

В ходе этой реакции сильный окислитель ($HNO_3$) окисляет оба элемента в сульфиде железа(II) ($FeS$), которые находятся в низких степенях окисления. Железо окисляется от $+2$ до $+3$ ($Fe^{+2} \rightarrow Fe^{+3}$), а сера — от $-2$ до своей высшей степени окисления $+6$ ($S^{-2} \rightarrow S^{+6}$). Азот в азотной кислоте, имея степень окисления $+5$, восстанавливается до $+4$ в диоксиде азота ($N^{+5} \rightarrow N^{+4}$).

Продуктами реакции являются нитрат железа(III) ($Fe(NO_3)_3$), серная кислота ($H_2SO_4$), диоксид азота ($NO_2$) и вода ($H_2O$). Сбалансированное уравнение этой реакции выглядит так:

$FeS + 12HNO_3(конц.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + H_2SO_4 + 9NO_2\uparrow + 5H_2O$

Ответ: $FeS + 12HNO_3(конц.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + H_2SO_4 + 9NO_2\uparrow + 5H_2O$