Номер 8, страница 80 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

8. В состав белой краски (свинцовых белил), нередко использовавшейся ранее для написания икон, входил $PbSO_4$. Спустя длительное время белая краска таких икон чернела из-за взаимодействия $PbSO_4$ с $H_2S$. Образующийся $PbS$ — соль чёрного цвета. Для восстановления белых тонов икону обрабатывали раствором $H_2O_2$, при этом $PbS$ вновь окислялся до $PbSO_4$. Составьте уравнение этой реакции, расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.

Решение

В задаче описан процесс реставрации иконы, где черный сульфид свинца(II) ($PbS$) окисляется раствором пероксида водорода ($H_2O_2$) до исходного белого сульфата свинца(II) ($PbSO_4$). Побочным продуктом реакции является вода ($H_2O$).

1. Составим схему химической реакции:

$PbS + H_2O_2 \rightarrow PbSO_4 + H_2O$

2. Для того чтобы расставить коэффициенты, воспользуемся методом электронного баланса. Сначала определим степени окисления элементов, которые изменяются в ходе реакции.

$Pb\stackrel{+2}{S}\stackrel{-2}{} + H_2\stackrel{+1}{O_2}\stackrel{-1}{} \rightarrow Pb\stackrel{+2}{S}\stackrel{+6}{O_4}\stackrel{-2}{} + H_2\stackrel{+1}{O}\stackrel{-2}{}$

Степени окисления изменяют:

а) Сера ($S$) повышает свою степень окисления с -2 до +6 (происходит окисление).

б) Кислород ($O$) в пероксиде водорода понижает свою степень окисления с -1 до -2 (происходит восстановление).

3. Составим уравнения полуреакций окисления и восстановления. Учтем, что в молекуле пероксида водорода ($H_2O_2$) содержатся два атома кислорода со степенью окисления -1.

$S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}$

$2O^{-1} + 2e^- \rightarrow 2O^{-2}$

4. Найдем наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов (8) и определим коэффициенты для полуреакций:

$S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1

$2O^{-1} + 2e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 4

Таким образом, на одну формульную единицу $PbS$ приходится 4 молекулы $H_2O_2$.

5. Подставим коэффициенты в уравнение реакции:

$1 \cdot PbS + 4 \cdot H_2O_2 \rightarrow 1 \cdot PbSO_4 + H_2O$

6. Уравняем количество атомов водорода. Слева в 4 молекулах $H_2O_2$ содержится $4 \cdot 2 = 8$ атомов водорода. Следовательно, справа должно образоваться 4 молекулы воды ($4H_2O$).

Итоговое уравнение реакции:

$PbS + 4H_2O_2 = PbSO_4 + 4H_2O$

Проверим баланс атомов кислорода: слева $4 \cdot 2 = 8$. Справа в $PbSO_4$ — 4 атома и в $4H_2O$ — 4 атома, итого $4+4=8$. Баланс соблюден.

7. Определим окислитель и восстановитель.

Восстановитель — вещество, отдающее электроны ($PbS$ за счет $S^{-2}$).

Окислитель — вещество, принимающее электроны ($H_2O_2$ за счет $O^{-1}$).

Ответ:

Уравнение реакции: $PbS + 4H_2O_2 = PbSO_4 + 4H_2O$.
Электронный баланс:
$S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 | окисление, восстановитель
$2O^{-1} + 2e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 4 | восстановление, окислитель
Окислитель: пероксид водорода, $H_2O_2$ (за счет $O^{-1}$).
Восстановитель: сульфид свинца(II), $PbS$ (за счет $S^{-2}$).