Номер 7, страница 75, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

7. Цинк и свинец встречаются в природе в составе сульфидной руды (металлы и сера) в молярном соотношении 1:1.

а) Напишите формулы данных веществ и дайте название данной руде.

Получение этих металлов происходит путем обжига этих руд на воздухе. Образуются оксиды.

б) Напишите уравнения реакций получения оксидов из руды, учтите, что сера образует оксид с молекулярной массой 64.

в) К какому типу реакции относятся данные взаимодействия?

г) Почему получаемый оксид серы должен быть тщательно удален из продуктов процесса? Почему его нельзя выпускать в атмосферу?

Полученные оксиды металлов восстанавливают углеродом. Получают металлы, оксид углерода с молекулярной массой 28.

д) Напишите уравнения реакций. Какие элементы в этих реакциях являются восстановителями, а какие окислителями?

а) Напишите формулы данных веществ и дайте название данной руде.

Цинк и свинец в сульфидной руде находятся в виде сульфидов. Формула сульфида цинка - $ZnS$. Формула сульфида свинца - $PbS$.

Данная руда является полиметаллической, так как содержит несколько металлов. Конкретнее, это свинцово-цинковая руда. Основными минералами в такой руде являются сфалерит (цинковая обманка, $ZnS$) и галенит (свинцовый блеск, $PbS$).

Ответ: Формулы веществ: $ZnS$ (сульфид цинка) и $PbS$ (сульфид свинца). Название руды: свинцово-цинковая полиметаллическая руда.

б) Напишите уравнения реакций получения оксидов из руды, учтите, что сера образует оксид с молекулярной массой 64.

Получение оксидов происходит путем обжига сульфидов на воздухе, то есть их взаимодействия с кислородом ($O_2$) при высокой температуре.

Сначала определим формулу оксида серы. Обозначим его как $SO_x$. Атомная масса серы $Ar(S) \approx 32$, атомная масса кислорода $Ar(O) \approx 16$.

Молекулярная масса оксида серы $Mr(SO_x) = Ar(S) + x \cdot Ar(O) = 32 + x \cdot 16$.

По условию, $Mr(SO_x) = 64$.

$32 + 16x = 64$

$16x = 32$

$x = 2$

Следовательно, сера образует оксид серы(IV) - $SO_2$.

Уравнения реакций обжига сульфида цинка и сульфида свинца:

$2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Zno + 2SO_2$

$2PbS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Pbo + 2SO_2$

Ответ: $2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Zno + 2SO_2$; $2PbS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Pbo + 2SO_2$.

в) К какому типу реакции относятся данные взаимодействия?

В данных реакциях происходит изменение степеней окисления элементов.

В реакции $2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2Zno + 2SO_2$ сера ($\text{S}$) меняет степень окисления с -2 (в $ZnS$) на +4 (в $SO_2$), то есть окисляется, а кислород ($\text{O}$) меняет степень окисления с 0 (в $O_2$) на -2 (в $ZnO$ и $SO_2$), то есть восстанавливается. Реакции, протекающие с изменением степеней окисления, называются окислительно-восстановительными.

Ответ: Данные реакции относятся к типу окислительно-восстановительных реакций.

г) Почему получаемый оксид серы должен быть тщательно удален из продуктов процесса? Почему его нельзя выпускать в атмосферу?

Получаемый оксид серы(IV) ($SO_2$) является токсичным газом и загрязнителем атмосферы. Его необходимо удалять по двум основным причинам:

1. Экологическая опасность: $SO_2$ является одной из главных причин образования кислотных дождей. Взаимодействуя с кислородом и водой в атмосфере, он образует серную кислоту ($H_2SO_4$), которая наносит вред окружающей среде: повреждает растения, закисляет почву и водоемы, разрушает здания и памятники.

2. Токсичность: Диоксид серы ядовит для человека и животных. Он вызывает раздражение дыхательных путей и может привести к серьезным заболеваниям органов дыхания.

Поэтому выброс $SO_2$ в атмосферу строго регламентируется, и на металлургических предприятиях его улавливают и утилизируют, например, для производства серной кислоты.

Ответ: Оксид серы(IV) ($SO_2$) является токсичным газом и основной причиной кислотных дождей, поэтому его нельзя выпускать в атмосферу. Он наносит серьезный вред окружающей среде и здоровью живых организмов.

д) Напишите уравнения реакций. Какие элементы в этих реакциях являются восстановителями, а какие окислителями?

Полученные оксиды металлов ($ZnO$ и $PbO$) восстанавливают углеродом ($\text{C}$). При этом образуется оксид углерода с молекулярной массой 28.

Определим формулу оксида углерода. Атомная масса углерода $Ar(C) \approx 12$, атомная масса кислорода $Ar(O) \approx 16$.

Молекулярная масса оксида углерода(II), $CO$: $Mr(CO) = 12 + 16 = 28$. Это соответствует условию.

Следовательно, образуется угарный газ - $CO$.

Уравнения реакций восстановления:

$Zno + C \xrightarrow{t} Zn + CO$

$Pbo + C \xrightarrow{t} Pb + CO$

Определим окислители и восстановители:

В реакции $Zno + C \rightarrow Zn + CO$:

Углерод ($C^0$) отдает электроны и окисляется до $C^{+2}$, являясь восстановителем.

Цинк ($Zn^{+2}$) принимает электроны и восстанавливается до $Zn^0$, являясь окислителем.

В реакции $Pbo + C \rightarrow Pb + CO$:

Углерод ($C^0$) отдает электроны и окисляется до $C^{+2}$, являясь восстановителем.

Свинец ($Pb^{+2}$) принимает электроны и восстанавливается до $Pb^0$, являясь окислителем.

Ответ: Уравнения реакций: $Zno + C \xrightarrow{t} Zn + CO$; $Pbo + C \xrightarrow{t} Pb + CO$. В обеих реакциях углерод ($\text{C}$) является восстановителем, а ионы металлов $Zn^{+2}$ (в составе $ZnO$) и $Pb^{+2}$ (в составе $PbO$) являются окислителями.