Номер 5, страница 77 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

5. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) $H_2O_2$ → $O_2$ → $SO_2$ → $SO_3$ → $H_2SO_4$ → $MgSO_4$

б) $KMnO_4$ → $O_2$ → $Li_2O$ → $Li_2S$ → $SO_2$

в) $S$ → $ZnS$ → $H_2S$ → $SO_2$ → $SO_3$ → $H_2SO_4$ → $FeSO_4$ → $BaSO_4$

Укажите тип каждой реакции по числу и составу реагентов и образующихся веществ. Для реакций ионного обмена запишите также ионные уравнения реакций. Для окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.

а) $H_2O_2 \rightarrow O_2 \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3 \rightarrow H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4$

Решение:

1. Получение кислорода из пероксида водорода.
$2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2 \uparrow$
Тип реакции: разложения. Это окислительно-восстановительная реакция (диспропорционирование).
Электронный баланс:
$2\overset{-1}{O} - 2e^- \rightarrow \overset{0}{O_2}$ | 1 | окисление
$2\overset{-1}{O} + 2e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 1 | восстановление
Кислород в степени окисления -1 ($H_2O_2$) является и окислителем, и восстановителем.

2. Получение оксида серы(IV) из кислорода.
$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$
Тип реакции: соединения. Это окислительно-восстановительная реакция.
Электронный баланс:
$\overset{0}{S} - 4e^- \rightarrow \overset{+4}{S}$ | 1 | восстановитель
$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 1 | окислитель
Восстановитель: $S$ (сера). Окислитель: $O_2$ (кислород).

3. Получение оксида серы(VI) из оксида серы(IV).
$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$ (катализатор $V_2O_5$, температура)
Тип реакции: соединения. Это окислительно-восстановительная реакция.
Электронный баланс:
$\overset{+4}{S} - 2e^- \rightarrow \overset{+6}{S}$ | 2 | восстановитель
$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 1 | окислитель
Восстановитель: $SO_2$ (за счет серы $\overset{+4}{S}$). Окислитель: $O_2$ (кислород).

4. Получение серной кислоты из оксида серы(VI).
$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$
Тип реакции: соединения. Реакция не является окислительно-восстановительной.

5. Получение сульфата магния из серной кислоты.
$H_2SO_4 + MgO \rightarrow MgSO_4 + H_2O$
Тип реакции: обмена (нейтрализация). Реакция не является окислительно-восстановительной. Это реакция ионного обмена.
Полное ионное уравнение: $2H^+ + SO_4^{2-} + MgO(тв) \rightarrow Mg^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O$
Сокращенное ионное уравнение: $2H^+ + MgO(тв) \rightarrow Mg^{2+} + H_2O$

Ответ:
1. $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$
2. $S + O_2 \rightarrow SO_2$
3. $2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$
4. $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$
5. $H_2SO_4 + MgO \rightarrow MgSO_4 + H_2O$

б) $KMnO_4 \rightarrow O_2 \rightarrow Li_2O \rightarrow Li_2S \rightarrow SO_2$

Решение:

1. Получение кислорода из перманганата калия.
$2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow$
Тип реакции: разложения. Это внутримолекулярная окислительно-восстановительная реакция.
Электронный баланс:
$\overset{+7}{Mn} + 1e^- \rightarrow \overset{+6}{Mn}$ | 1 | восстановление
$\overset{+7}{Mn} + 3e^- \rightarrow \overset{+4}{Mn}$ | 1 | восстановление
$2\overset{-2}{O} - 4e^- \rightarrow \overset{0}{O_2}$ | 1 | окисление
Окислитель: $KMnO_4$ (за счет марганца $\overset{+7}{Mn}$). Восстановитель: $KMnO_4$ (за счет кислорода $\overset{-2}{O}$).

2. Получение оксида лития из кислорода.
$4Li + O_2 \xrightarrow{t} 2Li_2O$
Тип реакции: соединения. Это окислительно-восстановительная реакция.
Электронный баланс:
$\overset{0}{Li} - 1e^- \rightarrow \overset{+1}{Li}$ | 4 | восстановитель
$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 1 | окислитель
Восстановитель: $Li$ (литий). Окислитель: $O_2$ (кислород).

3. Получение сульфида лития из оксида лития.
$Li_2O + H_2S \rightarrow Li_2S + H_2O$
Тип реакции: обмена. Реакция не является окислительно-восстановительной.

4. Получение оксида серы(IV) из сульфида лития.
$2Li_2S + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Li_2O + 2SO_2$
Тип реакции: окислительно-восстановительная.
Электронный баланс:
$\overset{-2}{S} - 6e^- \rightarrow \overset{+4}{S}$ | 2 | восстановитель
$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 3 | окислитель
Восстановитель: $Li_2S$ (за счет серы $\overset{-2}{S}$). Окислитель: $O_2$ (кислород).

Ответ:
1. $2KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2$
2. $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$
3. $Li_2O + H_2S \rightarrow Li_2S + H_2O$
4. $2Li_2S + 3O_2 \rightarrow 2Li_2O + 2SO_2$

в) $S \rightarrow ZnS \rightarrow H_2S \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3 \rightarrow H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 \rightarrow BaSO_4$

Решение:

1. Получение сульфида цинка из серы.
$Zn + S \xrightarrow{t} ZnS$
Тип реакции: соединения. Это окислительно-восстановительная реакция.
Электронный баланс:
$\overset{0}{Zn} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{Zn}$ | 1 | восстановитель
$\overset{0}{S} + 2e^- \rightarrow \overset{-2}{S}$ | 1 | окислитель
Восстановитель: $Zn$ (цинк). Окислитель: $S$ (сера).

2. Получение сероводорода из сульфида цинка.
$ZnS + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2S \uparrow$
Тип реакции: обмена. Реакция не является окислительно-восстановительной. Это реакция ионного обмена.
Полное ионное уравнение: $ZnS(тв) + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Zn^{2+} + 2Cl^- + H_2S \uparrow$
Сокращенное ионное уравнение: $ZnS(тв) + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2S \uparrow$

3. Получение оксида серы(IV) из сероводорода (сжигание в избытке кислорода).
$2H_2S + 3O_2 \xrightarrow{t} 2SO_2 + 2H_2O$
Тип реакции: окислительно-восстановительная.
Электронный баланс:
$\overset{-2}{S} - 6e^- \rightarrow \overset{+4}{S}$ | 2 | восстановитель
$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 3 | окислитель
Восстановитель: $H_2S$ (за счет серы $\overset{-2}{S}$). Окислитель: $O_2$ (кислород).

4. Получение оксида серы(VI) из оксида серы(IV).
$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$ (катализатор $V_2O_5$, температура)
Тип реакции: соединения. Это окислительно-восстановительная реакция.
Электронный баланс:
$\overset{+4}{S} - 2e^- \rightarrow \overset{+6}{S}$ | 2 | восстановитель
$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 1 | окислитель
Восстановитель: $SO_2$ (за счет серы $\overset{+4}{S}$). Окислитель: $O_2$ (кислород).

5. Получение серной кислоты из оксида серы(VI).
$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$
Тип реакции: соединения. Реакция не является окислительно-восстановительной.

6. Получение сульфата железа(II) из серной кислоты.
$Fe + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$
Тип реакции: замещения. Это окислительно-восстановительная реакция.
Электронный баланс:
$\overset{0}{Fe} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{Fe}$ | 1 | восстановитель
$2\overset{+1}{H} + 2e^- \rightarrow \overset{0}{H_2}$ | 1 | окислитель
Восстановитель: $Fe$ (железо). Окислитель: $H_2SO_4$ (за счет ионов водорода $H^+$).

7. Получение сульфата бария из сульфата железа(II).
$FeSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + FeCl_2$
Тип реакции: обмена. Реакция не является окислительно-восстановительной. Это реакция ионного обмена.
Полное ионное уравнение: $Fe^{2+} + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4 \downarrow + Fe^{2+} + 2Cl^-$
Сокращенное ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$

Ответ:
1. $Zn + S \rightarrow ZnS$
2. $ZnS + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2S$
3. $2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$
4. $2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$
5. $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$
6. $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2$
7. $FeSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 + FeCl_2$