Номер 6, страница 268 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Решение

Окислительно-восстановительные свойства вещества определяются степенью окисления элемента, входящего в его состав. Чтобы обосновать, что диоксид серы ($SO_2$) может быть и окислителем, и восстановителем, необходимо проанализировать степень окисления серы в этом соединении.

1. Степень окисления серы в $SO_2$. Кислород в оксидах, как правило, имеет степень окисления -2. Молекула $SO_2$ электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Пусть степень окисления серы равна $x$. Тогда: $x + 2 \cdot (-2) = 0$ $x - 4 = 0$ $x = +4$ Следовательно, степень окисления серы в диоксиде серы равна $+4$.

2. Возможные степени окисления серы. Сера — элемент 16-й группы (VIА подгруппы) периодической системы. Её низшая возможная степень окисления равна -2 (например, в $H_2S$), а высшая — +6 (например, в $SO_3$ и $H_2SO_4$). Таким образом, для серы характерны степени окисления в диапазоне от -2 до +6.

Поскольку атом серы в молекуле $SO_2$ находится в промежуточной степени окисления +4 ($-2 < +4 < +6$), он может как отдавать электроны (повышая свою степень окисления до +6), так и принимать электроны (понижая свою степень окисления до +2, 0 или -2). Это и обуславливает двойственность окислительно-восстановительных свойств диоксида серы.

$SO_2$ как восстановитель

Диоксид серы проявляет свойства восстановителя в реакциях с более сильными окислителями. При этом сера повышает свою степень окисления с +4 до +6.

Пример 1: Взаимодействие с кислородом в присутствии катализатора ($V_2O_5$) с образованием оксида серы(VI): $2\overset{+4}{S}O_2 + O_2 \rightleftharpoons 2\overset{+6}{S}O_3$ Здесь атом серы ($\overset{+4}{S}$) отдает 2 электрона, превращаясь в $\overset{+6}{S}$.

Пример 2: Окисление диоксида серы бромом в водной среде: $\overset{+4}{S}O_2 + \overset{0}{Br_2} + 2H_2O \rightarrow H_2\overset{+6}{S}O_4 + 2H\overset{-1}{Br}$ Здесь атом серы ($\overset{+4}{S}$) окисляется до $\overset{+6}{S}$, а бром ($\overset{0}{Br}$) восстанавливается до $\overset{-1}{Br}$.

$SO_2$ как окислитель

Диоксид серы проявляет свойства окислителя в реакциях с более сильными восстановителями. При этом сера понижает свою степень окисления с +4 до 0 или -2.

Пример 1: Взаимодействие с сероводородом (реакция Клауса): $\overset{+4}{S}O_2 + 2H_2\overset{-2}{S} \rightarrow 3\overset{0}{S} \downarrow + 2H_2O$ Здесь атом серы в $SO_2$ принимает 4 электрона, восстанавливаясь от +4 до 0. $SO_2$ выступает в роли окислителя.

Пример 2: Восстановление диоксида серы углеродом при нагревании: $\overset{+4}{S}O_2 + \overset{0}{C} \xrightarrow{t} \overset{0}{S} + \overset{+4}{C}O_2$ Здесь атом серы ($\overset{+4}{S}$) восстанавливается до $\overset{0}{S}$, а углерод ($\overset{0}{C}$) окисляется до $\overset{+4}{C}$. $SO_2$ — окислитель.

Ответ: Тезис о том, что $SO_2$ может быть и окислителем, и восстановителем, является верным. Это обусловлено тем, что атом серы в молекуле $SO_2$ имеет промежуточную степень окисления +4. Находясь между низшей (-2) и высшей (+6) степенями окисления, сера в $SO_2$ способна как отдавать электроны (проявляя свойства восстановителя и окисляясь до +6), так и принимать электроны (проявляя свойства окислителя и восстанавливаясь до 0 или -2), что подтверждается соответствующими химическими реакциями.