Номер 3, страница 56 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Глава III. Неметаллы и их соединения. §13. Халькогены. Сера. Часть 2 - номер 3, страница 56.

Условие.

3. Дополните схемы реакций. Расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса.

а)

$S + H_2SO_4 \rightarrow SO_2 + \text{____}$

б)

$S + HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + NO_2 + \text{____}$

в)

$S + C + KNO_3 \rightarrow K_2S + N_2 + \text{____}$

Это реакция горения __________.

Решение.

Решение 2.

а)

Решение: В данной реакции сера (S) является и окислителем (в составе серной кислоты H₂SO₄), и восстановителем (простое вещество S). В результате реакции образуются диоксид серы (SO₂) и вода (H₂O).
Запишем схему реакции и определим степени окисления элементов, которые их изменяют:
$S^0 + H_2S^{+6}O_4 \rightarrow S^{+4}O_2 + H_2O$
Составим уравнения полуреакций (электронный баланс):
$S^0 - 4e^- \rightarrow S^{+4}$ | 1 (процесс окисления, S⁰ – восстановитель)
$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ | 2 (процесс восстановления, S⁺⁶ – окислитель)
Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (4 и 2) равно 4. Домножаем полуреакции на соответствующие множители (1 и 2), чтобы уравнять число электронов.
Коэффициент 1 относится к восстановителю (S⁰), а коэффициент 2 — к окислителю (H₂SO₄).
$S + 2H_2SO_4 \rightarrow SO_2 + H_2O$
Теперь уравняем атомы.
Слева 1 атом S⁰ и 2 атома S⁺⁶, итого 3 атома серы. Справа пока один. Ставим коэффициент 3 перед $SO_2$:
$S + 2H_2SO_4 \rightarrow 3SO_2 + H_2O$
Уравняем водород: слева $2 \cdot 2 = 4$ атома, справа 2. Ставим коэффициент 2 перед $H_2O$:
$S + 2H_2SO_4 \rightarrow 3SO_2 + 2H_2O$
Проверим по кислороду: слева $2 \cdot 4 = 8$ атомов, справа $3 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 6 + 2 = 8$ атомов. Все атомы уравнены.
Ответ: $S + 2H_2SO_4 \rightarrow 3SO_2 + 2H_2O$

б)

Решение: В данной реакции сера (S) является восстановителем, а азотная кислота (HNO₃) — окислителем. Недостающим продуктом является вода (H₂O).
Запишем схему реакции и определим степени окисления:
$S^0 + HN^{+5}O_3 \rightarrow H_2S^{+6}O_4 + N^{+4}O_2 + H_2O$
Составим электронный баланс:
$S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 (процесс окисления, S⁰ – восстановитель)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 6 (процесс восстановления, N⁺⁵ – окислитель)
Наименьшее общее кратное равно 6.
Ставим коэффициент 1 перед серой (и H₂SO₄) и 6 перед азотной кислотой (и NO₂).
$S + 6HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2 + H_2O$
Уравняем водород: слева 6 атомов. Справа 2 атома в H₂SO₄, значит, в воде должно быть $6 - 2 = 4$ атома. Ставим коэффициент 2 перед $H_2O$:
$S + 6HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2 + 2H_2O$
Проверим по кислороду: слева $6 \cdot 3 = 18$ атомов. Справа $4 + 6 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 4 + 12 + 2 = 18$ атомов. Уравнение сбалансировано.
Ответ: $S + 6HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2 + 2H_2O$

в)

Решение: Эта реакция описывает горение чёрного пороха, который является смесью серы (S), угля (C) и калийной селитры (KNO₃). Недостающий продукт — углекислый газ (CO₂).
Запишем схему и степени окисления:
$S^0 + C^0 + KN^{+5}O_3 \rightarrow K_2S^{-2} + N_2^0 + C^{+4}O_2$
В этой сложной окислительно-восстановительной реакции есть один восстановитель (углерод) и два окислителя (азот и сера).
Составим электронный баланс:
$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$ (окисление)
$S^0 + 2e^- \rightarrow S^{-2}$ (восстановление)
$2N^{+5} + 10e^- \rightarrow N_2^0$ (восстановление)
Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно общему числу электронов, принятых окислителями.
$3 \cdot (C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4})$
$1 \cdot (S^0 + 2e^- \rightarrow S^{-2})$
$1 \cdot (2N^{+5} + 10e^- \rightarrow N_2^0)$
Число отданных электронов: $3 \cdot 4 = 12$.
Число принятых электронов: $1 \cdot 2 + 1 \cdot 10 = 12$.
Баланс соблюден.
Из баланса получаем коэффициенты: 3 для C, 1 для S, 2 для KNO₃ (т.к. в полуреакции участвуют 2 атома азота).
$S + 3C + 2KNO_3 \rightarrow K_2S + N_2 + 3CO_2$
Проверим баланс атомов:
K: слева 2, справа 2.
S: слева 1, справа 1.
N: слева 2, справа 2.
C: слева 3, справа 3.
O: слева $2 \cdot 3 = 6$, справа $3 \cdot 2 = 6$.
Уравнение сбалансировано.
Ответ: $S + 3C + 2KNO_3 \rightarrow K_2S + N_2 + 3CO_2$

Это реакция горения чёрного пороха.