Номер 6, страница 190 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

6. Дайте характеристику реакции синтеза оксида серы (VI), используя все изученные вами классификации реакций.

Реакция синтеза оксида серы (VI) из оксида серы (IV) и кислорода является ключевой стадией в производстве серной кислоты. Уравнение этой реакции в общем виде:

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

Дадим полную характеристику этой реакции, используя различные классификационные признаки.

1. По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции

В данную реакцию вступают два вещества ($SO_2$ и $O_2$), а в результате образуется одно новое, более сложное вещество ($SO_3$). Реакции, в ходе которых из двух или нескольких простых или сложных веществ образуется одно более сложное вещество, называются реакциями соединения.

Ответ: реакция соединения.

2. По изменению степеней окисления химических элементов

Определим степени окисления элементов до и после реакции. В оксиде серы (IV) ($SO_2$) сера имеет степень окисления +4 ($S^{+4}$). В простом веществе кислороде ($O_2$) степень окисления равна 0 ($O^{0}$). В продукте реакции, оксиде серы (VI) ($SO_3$), сера имеет степень окисления +6 ($S^{+6}$), а кислород –2 ($O^{-2}$). Сера повышает свою степень окисления ($S^{+4} \rightarrow S^{+6}$), то есть окисляется, и является восстановителем. Кислород понижает свою степень окисления ($O^{0} \rightarrow O^{-2}$), то есть восстанавливается, и является окислителем. Так как происходит изменение степеней окисления атомов, реакция является окислительно-восстановительной.

Ответ: окислительно-восстановительная (ОВР).

3. По тепловому эффекту

Реакция окисления оксида серы (IV) до оксида серы (VI) протекает с выделением теплоты. Тепловой эффект реакции составляет 198 кДж на 2 моль образовавшегося $SO_3$. Реакции, протекающие с выделением энергии в виде теплоты, называются экзотермическими. Уравнение с указанием теплового эффекта: $2SO_2(г) + O_2(г) \rightleftharpoons 2SO_3(г) + 198 \text{ кДж}$.

Ответ: экзотермическая.

4. По направлению протекания

Данная реакция может протекать одновременно в двух противоположных направлениях: прямом (образование $SO_3$) и обратном (разложение $SO_3$ на $SO_2$ и $O_2$). Такие реакции, которые в одних и тех же условиях идут в двух взаимно противоположных направлениях, называются обратимыми. В уравнениях таких реакций вместо знака равенства или стрелки ставится знак обратимости ($\rightleftharpoons$).

Ответ: обратимая.

5. По участию катализатора

Взаимодействие оксида серы (IV) с кислородом без катализатора протекает крайне медленно. Для увеличения скорости реакции и смещения равновесия в сторону продукта в промышленных условиях применяют катализаторы — вещества, которые изменяют скорость реакции, но сами при этом не расходуются. Чаще всего используют оксид ванадия (V) ($V_2O_5$) или платину. Реакции, протекающие с участием катализаторов, называются каталитическими.

Ответ: каталитическая.

6. По агрегатному состоянию реагирующих веществ (по наличию границы раздела фаз)

При условиях проведения синтеза (температура около 450°C) все участвующие в реакции вещества — исходные ($SO_2$, $O_2$) и продукт ($SO_3$) — находятся в газообразном состоянии. Реакции, в которых все реагенты и продукты находятся в одной фазе (например, все в газовой или все в жидкой), называются гомогенными. Если же учесть, что используемый катализатор ($V_2O_5$) является твердым веществом, то система в целом (реагенты + катализатор) является гетерогенной. Однако, по классическому определению, основанному на фазах реагентов и продуктов, реакция является гомогенной.

Ответ: гомогенная (при этом является гетерогенно-каталитической).