Номер 6, страница 142 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

6. Сернистый газ можно получить взаимодействием концентрированной серной кислоты с ртутью. Напишите уравнение реакции, зная, что ртуть в образующейся соли двухвалентна.

Решение

Взаимодействие ртути с концентрированной серной кислотой является окислительно-восстановительной реакцией. Ртуть ($Hg$) является металлом, стоящим в ряду активности после водорода, поэтому она не реагирует с разбавленными кислотами. Однако концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) является сильным окислителем за счет серы в высшей степени окисления $+6$ и способна окислять малоактивные металлы, такие как ртуть.

В ходе реакции образуются:

• Сернистый газ (диоксид серы, $SO_2$) — продукт восстановления серы.
• Соль, в которой ртуть, согласно условию, двухвалентна ($Hg^{2+}$). Сульфат-ион ($SO_4^{2-}$) имеет заряд -2, поэтому формула соли — сульфат ртути(II), $HgSO_4$.
• Вода ($H_2O$).

Запишем схему реакции:

$Hg + H_2SO_4 \text{(конц.)} \rightarrow HgSO_4 + SO_2 + H_2O$

Для расстановки коэффициентов используем метод электронного баланса. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:

$ \stackrel{0}{Hg} + H_2\stackrel{+6}{S}O_4 \rightarrow \stackrel{+2}{Hg}\stackrel{+6}{S}O_4 + \stackrel{+4}{S}O_2 + H_2O $

Составим полуреакции окисления и восстановления:

$Hg^0 - 2e^- \rightarrow Hg^{+2}$ | 1 (процесс окисления, $Hg$ — восстановитель)

$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ | 1 (процесс восстановления, $H_2SO_4$ — окислитель)

Количество отданных электронов равно количеству принятых, поэтому стехиометрические коэффициенты перед соединениями, содержащими $Hg^0$ и $S^{+4}$, равны 1.

$1 \cdot Hg + H_2SO_4 \rightarrow 1 \cdot HgSO_4 + 1 \cdot SO_2 + H_2O$

Теперь уравняем количество атомов серы. В правой части уравнения находится 1 атом серы в сульфате ртути ($HgSO_4$) и 1 атом серы в диоксиде серы ($SO_2$), всего 2 атома. Следовательно, в левой части перед $H_2SO_4$ необходимо поставить коэффициент 2.

$Hg + 2H_2SO_4 \rightarrow HgSO_4 + SO_2 + H_2O$

Далее уравняем атомы водорода. В левой части в $2H_2SO_4$ содержится $2 \times 2 = 4$ атома водорода. Чтобы уравнять их, в правой части перед $H_2O$ нужно поставить коэффициент 2.

$Hg + 2H_2SO_4 \rightarrow HgSO_4 + SO_2 + 2H_2O$

В завершение проведем проверку по атомам кислорода:

• В левой части: $2 \times 4 = 8$ атомов.
• В правой части: $4$ (в $HgSO_4$) $+ 2$ (в $SO_2$) $+ 2 \times 1$ (в $2H_2O$) = $4 + 2 + 2 = 8$ атомов.

Количества всех атомов в левой и правой частях уравнения равны, следовательно, уравнение составлено верно.

Ответ: $Hg + 2H_2SO_4 \text{(конц.)} \rightarrow HgSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$