Номер 904, страница 146 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

904. Замените каждый атом с указанной степенью окисления на реальное вещество, содержащее такой атом. Составьте молекулярные уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить превращения веществ в полученных цепочках:

a) $O^{-2} \rightarrow O^{0} \rightarrow O^{-1} \rightarrow O^{0} \rightarrow O^{-2}$;

б) $S^{0} \rightarrow S^{-2} \rightarrow S^{0} \rightarrow S^{+4} \rightarrow S^{+6}$;

в) $S^{-1} \rightarrow S^{+4} \rightarrow S^{0} \rightarrow S^{-2} \rightarrow S^{+4}$.

а)Заменим атомы кислорода с указанными степенями окисления на реальные вещества. Цепочка превращений может быть следующей:

$H_2O \ (O^{-2}) \rightarrow O_2 \ (O^{0}) \rightarrow H_2O_2 \ (O^{-1}) \rightarrow O_2 \ (O^{0}) \rightarrow H_2O \ (O^{-2})$

Однако получение пероксида водорода ($H_2O_2$) из кислорода в одну стадию затруднительно. Более простой вариант — использовать пероксид натрия ($Na_2O_2$) в качестве вещества с кислородом в степени окисления -1. Тогда цепочка будет выглядеть так:

$H_2O \ (O^{-2}) \rightarrow O_2 \ (O^{0}) \rightarrow Na_2O_2 \ (O^{-1}) \rightarrow O_2 \ (O^{0}) \rightarrow MgO \ (O^{-2})$

Уравнения реакций для осуществления этих превращений:

1. Получение кислорода из воды путем электролиза (превращение $O^{-2} \rightarrow O^{0}$):

$2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

2. Получение пероксида натрия реакцией натрия с кислородом (превращение $O^{0} \rightarrow O^{-1}$):

$2Na + O_2 \xrightarrow{250-400^{\circ}C} Na_2O_2$

3. Получение кислорода из пероксида натрия при его реакции с оксидом углерода(IV) (превращение $O^{-1} \rightarrow O^{0}$):

$2Na_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2Na_2CO_3 + O_2\uparrow$

4. Получение оксида магния сжиганием магния в кислороде (превращение $O^{0} \rightarrow O^{-2}$):

$2Mg + O_2 \xrightarrow{t} 2MgO$

Ответ:

$2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

$2Na + O_2 \xrightarrow{t} Na_2O_2$

$2Na_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2Na_2CO_3 + O_2\uparrow$

$2Mg + O_2 \xrightarrow{t} 2MgO$

б)Заменим атомы серы с указанными степенями окисления на реальные вещества. Цепочка превращений:

$S \ (S^{0}) \rightarrow H_2S \ (S^{-2}) \rightarrow S \ (S^{0}) \rightarrow SO_2 \ (S^{+4}) \rightarrow H_2SO_4 \ (S^{+6})$

Уравнения реакций для осуществления этих превращений:

1. Получение сероводорода прямой реакцией серы с водородом (превращение $S^{0} \rightarrow S^{-2}$):

$S + H_2 \xrightarrow{150-200^{\circ}C} H_2S\uparrow$

2. Получение серы путем неполного сгорания сероводорода в недостатке кислорода (превращение $S^{-2} \rightarrow S^{0}$):

$2H_2S + O_2 \rightarrow 2S\downarrow + 2H_2O$

3. Получение диоксида серы сжиганием серы в кислороде (превращение $S^{0} \rightarrow S^{+4}$):

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2\uparrow$

4. Получение серной кислоты окислением диоксида серы пероксидом водорода (превращение $S^{+4} \rightarrow S^{+6}$):

$SO_2 + H_2O_2 \rightarrow H_2SO_4$

Ответ:

$S + H_2 \xrightarrow{t} H_2S\uparrow$

$2H_2S + O_2 \rightarrow 2S\downarrow + 2H_2O$

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2\uparrow$

$SO_2 + H_2O_2 \rightarrow H_2SO_4$

в)Заменим атомы серы с указанными степенями окисления на реальные вещества. Для степени окисления -1 выберем пирит ($FeS_2$). Цепочка превращений:

$FeS_2 \ (S^{-1}) \rightarrow SO_2 \ (S^{+4}) \rightarrow S \ (S^{0}) \rightarrow H_2S \ (S^{-2}) \rightarrow SO_2 \ (S^{+4})$

Уравнения реакций для осуществления этих превращений:

1. Получение диоксида серы обжигом пирита (превращение $S^{-1} \rightarrow S^{+4}$):

$4FeS_2 + 11O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 8SO_2\uparrow$

2. Получение серы из диоксида серы по методу Клауса (превращение $S^{+4} \rightarrow S^{0}$):

$SO_2 + 2H_2S \rightarrow 3S\downarrow + 2H_2O$

3. Получение сероводорода из серы (превращение $S^{0} \rightarrow S^{-2}$):

$S + H_2 \xrightarrow{150-200^{\circ}C} H_2S\uparrow$

4. Получение диоксида серы полным сжиганием сероводорода в избытке кислорода (превращение $S^{-2} \rightarrow S^{+4}$):

$2H_2S + 3O_2 \xrightarrow{t} 2SO_2\uparrow + 2H_2O$

Ответ:

$4FeS_2 + 11O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 8SO_2\uparrow$

$SO_2 + 2H_2S \rightarrow 3S\downarrow + 2H_2O$

$S + H_2 \xrightarrow{t} H_2S\uparrow$

$2H_2S + 3O_2 \xrightarrow{t} 2SO_2\uparrow + 2H_2O$