Номер 1, страница 22 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

1. Проанализируйте уравнение реакции $2\text{H}_2\text{S} + 3\text{O}_2 = 2\text{H}_2\text{O} + 2\text{SO}_2$ подобно тому, как это сделано на с. 19—20 для реакции горения метана.

Проанализируем данное уравнение химической реакции горения сероводорода: $2H_2S + 3O_2 = 2H_2O + 2SO_2$.

Качественный анализ (состав веществ и классификация реакции)

• Исходные вещества (реагенты): сероводород ($H_2S$) и кислород ($O_2$).
• Продукты реакции: вода ($H_2O$) и диоксид серы ($SO_2$), также известный как сернистый газ.
• Сероводород, вода и диоксид серы являются сложными веществами, так как их молекулы состоят из атомов разных химических элементов. Кислород является простым веществом, так как его молекула состоит из атомов одного химического элемента.
• Тип реакции: Данная реакция является окислительно-восстановительной (ОВР), так как происходит изменение степеней окисления у атомов серы и кислорода. Также это реакция горения, которая сопровождается выделением тепла и света, то есть она экзотермическая. По признаку изменения состава веществ ее можно отнести к реакциям замещения.

Количественный анализ (соотношения веществ)

• Коэффициенты в уравнении показывают мольные соотношения веществ, участвующих в реакции. Согласно уравнению, 2 моль сероводорода реагируют с 3 моль кислорода с образованием 2 моль воды и 2 моль диоксида серы. Соотношение количеств веществ: $n(H_2S) : n(O_2) : n(H_2O) : n(SO_2) = 2 : 3 : 2 : 2$.
• Уравнение реакции подчиняется закону сохранения массы веществ. Проверим это, рассчитав массы реагентов и продуктов, используя молярные массы ($M(H)=1$ г/моль, $M(S)=32$ г/моль, $M(O)=16$ г/моль):
  • $M(H_2S) = 2 \cdot 1 + 32 = 34$ г/моль
  • $M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32$ г/моль
  • $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль
  • $M(SO_2) = 32 + 2 \cdot 16 = 64$ г/моль

  Масса вступивших в реакцию веществ: $m_{реагентов} = 2 \cdot M(H_2S) + 3 \cdot M(O_2) = 2 \cdot 34 + 3 \cdot 32 = 68 + 96 = 164$ г.

  Масса образовавшихся веществ: $m_{продуктов} = 2 \cdot M(H_2O) + 2 \cdot M(SO_2) = 2 \cdot 18 + 2 \cdot 64 = 36 + 128 = 164$ г.

  Масса реагентов равна массе продуктов, закон сохранения массы выполняется.

• При одинаковых условиях (температуре и давлении) все участники реакции являются газами. Согласно закону Авогадро, соотношение их объемов равно соотношению их количеств (моль).

  Объемное соотношение: $V(H_2S) : V(O_2) : V(H_2O_{газ}) : V(SO_2) = 2 : 3 : 2 : 2$.

Анализ с точки зрения окислительно-восстановительных процессов (ОВР)

Определим степени окисления элементов в веществах: $2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{S} + 3\overset{0}{O_2} = 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} + 2\overset{+4}{S}\overset{-2}{O_2}$

Элементы, изменившие степень окисления:

• Сера ($S$) повысила степень окисления с -2 до +4, отдав 6 электронов. Процесс окисления.
• Кислород ($O$) понизил степень окисления с 0 до -2, приняв электроны. Процесс восстановления.

• Составим схемы электронного баланса: $\overset{-2}{S} - 6e^- \rightarrow \overset{+4}{S}$ | 2 | (процесс окисления)

  $\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 3 | (процесс восстановления)

• Сероводород ($H_2S$) отдает электроны, следовательно, является восстановителем. Кислород ($O_2$) принимает электроны, следовательно, является окислителем.

Ответ: Уравнение $2H_2S + 3O_2 = 2H_2O + 2SO_2$ описывает экзотермическую окислительно-восстановительную реакцию горения сероводорода в кислороде. В реакции участвуют сложное вещество-восстановитель $H_2S$ и простое вещество-окислитель $O_2$, образуя сложные вещества $H_2O$ и $SO_2$. Количественные соотношения (мольные, объемные для газов) реагентов и продуктов равны 2:3:2:2. Массовое соотношение составляет 68:96:36:128. В ходе реакции сера окисляется от -2 до +4, а кислород восстанавливается от 0 до -2.