Номер 982, страница 158 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

982. В результате взаимодействия серебра с концентрированной серной кислотой образовались сульфат серебра, вода и оксид, массовая доля серы в составе которого равна 50 %. Составьте уравнение реакции растворения серебра в концентрированной серной кислоте.

Дано

Реагенты: серебро (Ag), концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$).

Продукты: сульфат серебра ($Ag_2SO_4$), вода ($H_2O$), оксид серы.

Массовая доля серы в оксиде: $ω(S) = 50\% = 0.5$.

Найти:

Уравнение реакции растворения серебра в концентрированной серной кислоте.

Решение

1. Определим формулу оксида, который образуется в реакции. Пусть общая формула оксида будет $S_xO_y$.

Массовая доля серы $ω(S)$ в оксиде вычисляется по формуле:

$ω(S) = \frac{x \cdot Ar(S)}{Mr(S_xO_y)} = \frac{x \cdot Ar(S)}{x \cdot Ar(S) + y \cdot Ar(O)}$

Где $Ar(S)$ – относительная атомная масса серы ($\approx 32$ а.е.м.), а $Ar(O)$ – относительная атомная масса кислорода ($\approx 16$ а.е.м.).

Подставим известные значения в формулу:

$0.5 = \frac{x \cdot 32}{x \cdot 32 + y \cdot 16}$

$0.5 \cdot (32x + 16y) = 32x$

$16x + 8y = 32x$

$8y = 32x - 16x$

$8y = 16x$

$y = 2x$

Соотношение атомов $x:y$ равно $1:2$. Следовательно, простейшая формула оксида – $SO_2$ (диоксид серы или оксид серы(IV)).

2. Составим схему химической реакции:

$Ag + H_2SO_4 (конц.) \rightarrow Ag_2SO_4 + SO_2 + H_2O$

3. Уравняем реакцию методом электронного баланса. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$Ag^0 + H_2\overset{+6}{S}O_4 \rightarrow Ag_2^+\overset{+6}{S}O_4 + \overset{+4}{S}O_2 + H_2O$

Составим полуреакции окисления и восстановления:

$Ag^0 - 1e^- \rightarrow Ag^{+1}$ | 2 | окисление, $Ag^0$ – восстановитель

$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ | 1 | восстановление, $S^{+6}$ (в составе $H_2SO_4$) – окислитель

4. Расставим коэффициенты в уравнении реакции. Коэффициент 2 ставим перед $Ag$. Так как в правой части в $Ag_2SO_4$ уже 2 атома серебра, перед этой солью коэффициент 1. Перед $SO_2$ ставим коэффициент 1.

$2Ag + H_2SO_4 \rightarrow Ag_2SO_4 + SO_2 + H_2O$

Теперь уравняем серу. В правой части 1 атом серы в $Ag_2SO_4$ и 1 атом в $SO_2$, всего 2 атома. Следовательно, перед $H_2SO_4$ в левой части нужно поставить коэффициент 2.

$2Ag + 2H_2SO_4 \rightarrow Ag_2SO_4 + SO_2 + H_2O$

В последнюю очередь уравняем водород и проверим по кислороду. В левой части $2 \times 2 = 4$ атома водорода. Чтобы в правой части было также 4 атома водорода, перед $H_2O$ ставим коэффициент 2.

$2Ag + 2H_2SO_4 \rightarrow Ag_2SO_4 + SO_2 + 2H_2O$

Проверка по кислороду:

Слева: $2 \times 4 = 8$ атомов.

Справа: $4 + 2 + 2 \times 1 = 8$ атомов.

Коэффициенты расставлены верно.

Ответ: $2Ag + 2H_2SO_4 (конц.) = Ag_2SO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$.