Страница 60 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

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

а) $H_2S + Br_2 \rightarrow S + \underline{\hspace{2em}}$

б) $H_2S + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow SO_2 + \underline{\hspace{2em}}$

в) $H_2S + HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow NO_2 + H_2SO_4 + \underline{\hspace{2em}}$

а) H₂S + Br₂ → S + ...

Решение:

В данной реакции сероводород ($H_2S$) выступает в роли восстановителя, а бром ($Br_2$) — в роли окислителя. Атом серы в сероводороде имеет степень окисления -2 и окисляется до элементарной серы со степенью окисления 0. Атомы брома в молекуле $Br_2$ имеют степень окисления 0 и восстанавливаются до бромид-ионов ($Br^{-1}$), которые с ионами водорода образуют бромоводород ($HBr$). Таким образом, недостающий продукт реакции — это $HBr$.

Полная схема реакции: $H_2S + Br_2 \rightarrow S + HBr$.

Для расстановки коэффициентов составим электронный баланс, определив процессы окисления и восстановления:

$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$ | 1 | — процесс окисления, $H_2S$ является восстановителем.
$Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1}$ | 1 | — процесс восстановления, $Br_2$ является окислителем.

Число отданных электронов равно числу принятых (2=2), поэтому коэффициенты перед веществами, содержащими серу и бром, равны 1. Ставим коэффициент 1 перед $H_2S$, $Br_2$ и $S$. Поскольку в процессе восстановления из одной молекулы $Br_2$ образуется два бромид-иона, перед $HBr$ ставим коэффициент 2.

Итоговое уравнение реакции:

$H_2S + Br_2 \rightarrow S + 2HBr$

Проверим баланс атомов: H: 2 слева, 2 справа; S: 1 слева, 1 справа; Br: 2 слева, 2 справа. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $H_2S + Br_2 \rightarrow S + 2HBr$.

б) H₂S + H₂SO₄(конц.) → SO₂ + ...

Решение:

В этой окислительно-восстановительной реакции сероводород ($H_2S$) является восстановителем, а концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) — окислителем. В реакции участвует один и тот же элемент (сера) в разных степенях окисления: $S^{-2}$ в $H_2S$ и $S^{+6}$ в $H_2SO_4$. Сера из серной кислоты восстанавливается до $S^{+4}$ (в $SO_2$), а сера из сероводорода окисляется до $S^0$ (элементарная сера). Также в результате реакции образуется вода ($H_2O$).

Полная схема реакции: $H_2S + H_2SO_4 \rightarrow SO_2 + S + H_2O$.

Составим электронный баланс:

$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$ | 1 | — процесс окисления, $H_2S$ является восстановителем.
$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ | 1 | — процесс восстановления, $H_2SO_4$ является окислителем.

Количество отданных и принятых электронов равно, поэтому стехиометрические коэффициенты для $H_2S$ и $H_2SO_4$ равны 1. Это также означает, что коэффициенты перед $S$ и $SO_2$ тоже равны 1.

$1 \cdot H_2S + 1 \cdot H_2SO_4 \rightarrow 1 \cdot SO_2 + 1 \cdot S + H_2O$

Теперь уравняем число атомов водорода и кислорода. Слева: $2 + 2 = 4$ атома водорода. Справа, чтобы получить 4 атома водорода, ставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

Проверим баланс атомов кислорода: слева 4 атома в $H_2SO_4$, справа $2$ в $SO_2$ и $2 \cdot 1 = 2$ в $2H_2O$, итого $2+2=4$. Баланс соблюден.

Итоговое уравнение реакции:

$H_2S + H_2SO_4(конц.) \rightarrow SO_2 + S + 2H_2O$

Ответ: $H_2S + H_2SO_4(конц.) \rightarrow SO_2 + S + 2H_2O$.

в) H₂S + HNO₃(конц.) → NO₂ + H₂SO₄ + ...

Решение:

Концентрированная азотная кислота ($HNO_3$) является очень сильным окислителем. В реакции с сероводородом ($H_2S$) она окисляет серу из степени окисления -2 до максимальной степени окисления +6, в результате чего образуется серная кислота ($H_2SO_4$). Азот в $HNO_3$ (степень окисления +5) восстанавливается до оксида азота(IV) $NO_2$ (степень окисления +4). Третьим продуктом реакции является вода ($H_2O$).

Полная схема реакции: $H_2S + HNO_3 \rightarrow NO_2 + H_2SO_4 + H_2O$.

Составим электронный баланс:

$S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 | — процесс окисления, $H_2S$ является восстановителем.
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 8 | — процесс восстановления, $HNO_3$ является окислителем.

Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (8 и 1) равно 8. Таким образом, коэффициент перед соединениями серы ($H_2S$, $H_2SO_4$) равен 1, а перед соединениями азота ($HNO_3$, $NO_2$) равен 8.

$1 \cdot H_2S + 8 \cdot HNO_3 \rightarrow 8 \cdot NO_2 + 1 \cdot H_2SO_4 + H_2O$

Уравняем атомы водорода. Слева: $2$ в $H_2S$ и $8$ в $HNO_3$, итого 10. Справа: $2$ в $H_2SO_4$. Для баланса не хватает $10 - 2 = 8$ атомов водорода, что соответствует 4 молекулам воды ($4H_2O$).

Проверим баланс по кислороду. Слева: $8 \cdot 3 = 24$. Справа: $8 \cdot 2$ (в $NO_2$) $+ 4$ (в $H_2SO_4$) $+ 4 \cdot 1$ (в $H_2O$) $= 16 + 4 + 4 = 24$. Баланс соблюден.

Итоговое уравнение реакции:

$H_2S + 8HNO_3(конц.) \rightarrow 8NO_2 + H_2SO_4 + 4H_2O$

Ответ: $H_2S + 8HNO_3(конц.) \rightarrow 8NO_2 + H_2SO_4 + 4H_2O$.

4. Найдите объём воздуха, необходимого для полного сжигания 89,6 $m^3$ сероводорода.

Дано:

Решение:

Дано:

$V(H_2S) = 89,6 \text{ м³}$

Объемная доля кислорода в воздухе $\phi(O_2) \approx 21\%$

Найти:

$V(\text{воздуха})$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции полного сгорания сероводорода ($H_2S$). При полном сгорании сероводорода образуются оксид серы(IV) ($SO_2$) и вода ($H_2O$). Уравняем реакцию:

$2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$

2. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы вступающих в реакцию и образующихся газов относятся друг к другу как простые целые числа, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции (при одинаковых условиях температуры и давления).

Из уравнения реакции видно, что для сжигания 2 объемов сероводорода требуется 3 объема кислорода. Составим пропорцию:

$\frac{V(H_2S)}{V(O_2)} = \frac{2}{3}$

3. Выразим и рассчитаем объем кислорода ($V(O_2)$), необходимый для сжигания 89,6 м³ сероводорода:

$V(O_2) = \frac{3}{2} \cdot V(H_2S)$

$V(O_2) = \frac{3}{2} \cdot 89,6 \text{ м³} = 1,5 \cdot 89,6 \text{ м³} = 134,4 \text{ м³}$

4. Воздух — это газовая смесь, в которой объемная доля кислорода составляет примерно 21% (или 0,21). Зная объем кислорода, мы можем найти общий объем воздуха, который потребуется для реакции.

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)}$

Подставим известные значения:

$V(\text{воздуха}) = \frac{134,4 \text{ м³}}{0,21} = 640 \text{ м³}$

Ответ: объем воздуха, необходимый для полного сжигания 89,6 м³ сероводорода, составляет 640 м³.

5. Используя дополнительные источники информации, предложите меры первой помощи при отравлении сероводородом.

Сероводород ($H_2S$) – это бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц, являющийся сильным токсином. Отравление им может произойти очень быстро и привести к тяжелым последствиям, включая летальный исход. Оказание первой помощи должно быть незамедлительным и правильным, при этом первостепенное значение имеет безопасность самого спасателя.

Меры первой помощи при отравлении сероводородом:

Первоочередная задача — немедленно прекратить контакт пострадавшего с токсичным веществом. Необходимо как можно скорее вынести или вывести человека из загазованной зоны на свежий воздух. Крайне важно, чтобы спасатель использовал средства индивидуальной защиты органов дыхания (например, изолирующий противогаз), так как вход в зону с высокой концентрацией сероводорода без защиты смертельно опасен.

Сразу после эвакуации пострадавшего следует вызвать скорую медицинскую помощь, сообщив диспетчеру о причине вызова — отравлении сероводородом.

Далее нужно оценить состояние пострадавшего. Если он находится в сознании, его следует уложить, обеспечить покой, расстегнуть стесняющую одежду для свободного дыхания, согреть (укрыть одеялом) и дать теплое питье (сладкий чай, молоко).

Если пострадавший без сознания, но дыхание сохранено, его необходимо уложить в устойчивое боковое (восстановительное) положение. Это предотвратит западение языка и аспирацию рвотных масс. Важно постоянно контролировать наличие дыхания до приезда врачей.

В случае отсутствия у пострадавшего дыхания и признаков жизни (пульса на сонной артерии) необходимо немедленно приступить к проведению сердечно-легочной реанимации (СЛР). Она включает в себя компрессии грудной клетки и искусственное дыхание. Искусственное дыхание следует проводить с использованием защитных средств (маска, платок), чтобы избежать отравления спасателя. Реанимационные мероприятия продолжают до восстановления самостоятельного дыхания и сердцебиения или до прибытия медицинской бригады.

При попадании сероводорода на слизистые оболочки глаз их необходимо обильно промывать чистой водой или слабым раствором питьевой соды в течение 15–20 минут. Если газ попал на кожу, следует снять загрязненную одежду и промыть участок кожи водой с мылом.

Госпитализация обязательна во всех случаях отравления сероводородом, даже при легкой степени и кажущемся улучшении состояния, так как существует риск развития отсроченных тяжелых осложнений, например, токсического отека легких.

Ответ: Меры первой помощи при отравлении сероводородом включают в себя: 1) немедленную эвакуацию пострадавшего из зараженной зоны на свежий воздух (спасатель должен использовать СИЗОД); 2) вызов скорой медицинской помощи; 3) обеспечение пострадавшему покоя и тепла; 4) при потере сознания и сохраненном дыхании — придание устойчивого бокового положения; 5) при отсутствии дыхания — проведение сердечно-легочной реанимации; 6) промывание глаз и кожи при их поражении; 7) обязательная госпитализация пострадавшего.