Номер 477, страница 73 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

477. В каких из указанных веществ сера может проявлять только окислительные, только восстановительные, как окислительные, так и восстановительные свойства: $CaS$, $SO_2$, $SO_3$, $S$, $H_2SO_4$, $H_2S$?

Окислительно-восстановительные свойства химического элемента в соединении зависят от его степени окисления. Сера ($S$) — элемент 16-й группы (VIА) периодической системы, имеющий 6 валентных электронов. Возможные степени окисления серы варьируются от низшей до высшей:

• Низшая степень окисления: $-2$. В этой степени окисления сера может только отдавать электроны (окисляться), проявляя исключительно восстановительные свойства.
• Высшая степень окисления: $+6$. В этой степени окисления сера может только принимать электроны (восстанавливаться), проявляя исключительно окислительные свойства.
• Промежуточные степени окисления (например, $0, +4$). В этих степенях окисления сера может как отдавать электроны (повышать степень окисления), так и принимать их (понижать степень окисления). Следовательно, она проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства (окислительно-восстановительную двойственность).

Определим степени окисления серы в каждом из предложенных веществ:

• $Ca\stackrel{-2}{S}$ (сульфид кальция)
• $\stackrel{+4}{S}O_2$ (оксид серы(IV))
• $\stackrel{+6}{S}O_3$ (оксид серы(VI))
• $\stackrel{0}{S}$ (сера)
• $H_2\stackrel{+6}{S}O_4$ (серная кислота)
• $H_2\stackrel{-2}{S}$ (сероводород)

На основе этого анализа классифицируем вещества.

Только окислительные свойства

Сера проявляет только окислительные свойства, находясь в своей высшей степени окисления $+6$. В этом состоянии атом серы может только принимать электроны, понижая свою степень окисления. Из списка этому условию соответствуют оксид серы(VI) ($SO_3$) и серная кислота ($H_2SO_4$).

Например, в реакции концентрированной серной кислоты с медью сера выступает в роли окислителя:

$Cu + 2H_2\stackrel{+6}{S}O_4 \rightarrow CuSO_4 + \stackrel{+4}{S}O_2\uparrow + 2H_2O$

Ответ: $SO_3, H_2SO_4$.

Только восстановительные свойства

Сера проявляет только восстановительные свойства, находясь в своей низшей степени окисления $-2$. В этом состоянии атом серы может только отдавать электроны, повышая свою степень окисления. Этому условию соответствуют сульфид кальция ($CaS$) и сероводород ($H_2S$).

Например, при сгорании сероводорода сера выступает в роли восстановителя:

$2H_2\stackrel{-2}{S} + 3O_2 \rightarrow 2\stackrel{+4}{S}O_2 + 2H_2O$

Ответ: $CaS, H_2S$.

Как окислительные, так и восстановительные свойства

Сера проявляет двойственные окислительно-восстановительные свойства, находясь в промежуточных степенях окисления. В этом случае она может как принимать электроны (быть окислителем), так и отдавать их (быть восстановителем). Этому условию соответствуют простое вещество сера ($S^0$) и оксид серы(IV) ($SO_2$, степень окисления $+4$).

Например, $SO_2$ может быть:

• восстановителем (степень окисления повышается с $+4$ до $+6$): $2\stackrel{+4}{S}O_2 + O_2 \rightarrow 2\stackrel{+6}{S}O_3$
• окислителем (степень окисления понижается с $+4$ до $0$): $\stackrel{+4}{S}O_2 + 2H_2S \rightarrow 3\stackrel{0}{S} + 2H_2O$

Простая сера ($S^0$) также проявляет двойственность:

• восстановитель (окисляется до $+4$): $\stackrel{0}{S} + O_2 \rightarrow \stackrel{+4}{S}O_2$
• окислитель (восстанавливается до $-2$): $\stackrel{0}{S} + Fe \rightarrow Fe\stackrel{-2}{S}$

Ответ: $S, SO_2$.