Номер 2, страница 252 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Решение

Оксид серы (IV), или сернистый газ, химическая формула которого $SO_2$, является типичным кислотным оксидом. В этом соединении сера проявляет степень окисления +4, которая является промежуточной для серы (возможные степени окисления от -2 до +6). Это обуславливает двойственность его окислительно-восстановительных свойств.

1. Кислотные свойства

Как кислотный оксид, $SO_2$ взаимодействует с водой, основными и амфотерными оксидами, а также с основаниями.

а) Взаимодействие с водой:

При растворении в воде оксид серы (IV) обратимо образует слабую двухосновную сернистую кислоту ($H_2SO_3$), которая существует только в растворе.

$SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$

б) Взаимодействие с основными оксидами:

Реагирует с основными оксидами при нагревании, образуя соли сернистой кислоты — сульфиты.

$SO_2 + CaO \rightarrow CaSO_3$ (сульфит кальция)

в) Взаимодействие с основаниями (щелочами):

В зависимости от соотношения реагентов могут образовываться как средние соли (сульфиты), так и кислые (гидросульфиты).

- При избытке щелочи образуется средняя соль и вода:

$SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$ (сульфит натрия)

- При избытке оксида серы (IV) или при их эквимолярном соотношении образуется кислая соль:

$SO_2 + NaOH \rightarrow NaHSO_3$ (гидросульфит натрия)

2. Окислительно-восстановительные свойства

Атом серы в $SO_2$ имеет степень окисления +4, поэтому оксид серы (IV) может быть как восстановителем (повышая степень окисления до +6), так и окислителем (понижая степень окисления до 0 или -2).

а) $SO_2$ как восстановитель (S⁺⁴ → S⁺⁶):

Восстановительные свойства проявляются в реакциях с более сильными окислителями.

- Окисление кислородом воздуха в присутствии катализатора (ключевая стадия производства серной кислоты):

$2\stackrel{+4}{S}O_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5, 450-500^{\circ}C} 2\stackrel{+6}{S}O_3$

- Взаимодействие с галогенами (например, обесцвечивание бромной воды):

$\stackrel{+4}{S}O_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow H_2\stackrel{+6}{S}O_4 + 2HBr$

- Реакция с перманганатом калия (раствор обесцвечивается):

$5\stackrel{+4}{S}O_2 + 2K\stackrel{+7}{Mn}O_4 + 2H_2O \rightarrow 2H_2\stackrel{+6}{S}O_4 + 2\stackrel{+2}{Mn}SO_4 + K_2SO_4$

б) $SO_2$ как окислитель (S⁺⁴ → S⁰ или S⁻²):

Окислительные свойства проявляются в реакциях с сильными восстановителями.

- Взаимодействие с сероводородом (реакция сопропорционирования, промышленный способ получения серы по методу Клауса):

$\stackrel{+4}{S}O_2 + 2H_2\stackrel{-2}{S} \rightarrow 3\stackrel{0}{S}\downarrow + 2H_2O$

- Восстановление активными металлами или углем при нагревании:

$\stackrel{+4}{S}O_2 + 2Mg \xrightarrow{t} \stackrel{0}{S} + 2MgO$

Ответ: Оксид серы(IV) ($SO_2$) является типичным кислотным оксидом, которому соответствует слабая сернистая кислота. Из-за промежуточной степени окисления серы +4, он проявляет двойственные окислительно-восстановительные свойства: выступает восстановителем в реакциях с сильными окислителями (например, $O_2, KMnO_4, Br_2$) и окислителем в реакциях с сильными восстановителями (например, $H_2S, Mg$).

Характерные реакции:

1. Кислотные свойства: $SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

2. Восстановительные свойства: $2SO_2 + O_2 \xrightarrow{кат., t} 2SO_3$

3. Окислительные свойства: $SO_2 + 2H_2S \rightarrow 3S + 2H_2O$