Номер 335, страница 70 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

335. Укажите продукты и составьте уравнения реакций:

a) $SO_2 + H_2O \to$;

б) $SO_2 + H_2S \to$;

в) $S + O_2 \to$;

г) $SO_2 + O_2 \to$;

д) $SO_2 + KOH \to$;

е) $SO_3 + H_2O \to$;

ё) $SO_3 + Ba(OH)_2 \to$;

ж) $SO_3 + Na_2O \to$.

Приведите уравнения соответствующих реакций в молекулярной и ионных формах. Укажите, какие из этих реакций являются окислительно-восстановительными.

Решение

а) Оксид серы(IV) $SO_2$ является кислотным оксидом, который при взаимодействии с водой образует слабую сернистую кислоту $H_2SO_3$. Реакция обратима.

Молекулярное уравнение:

$SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$

Так как сернистая кислота является слабым электролитом, который в значительной степени существует в виде гидратированных молекул $SO_2$, ионные уравнения для этой реакции обычно не записывают. Степени окисления элементов не изменяются ($S^{+4}, O^{-2}, H^{+1}$), следовательно, реакция не является окислительно-восстановительной.

Ответ: Продукт реакции – сернистая кислота ($H_2SO_3$). Реакция не является окислительно-восстановительной.

б) Это реакция сопропорционирования, в которой сера из двух разных степеней окисления ($+4$ в $SO_2$ и $-2$ в $H_2S$) переходит в одну промежуточную степень окисления ($0$ в элементарной сере $S$).

Молекулярное уравнение:

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

Процессы окисления и восстановления:

$S^{+4} + 4e^- \rightarrow S^0$ | 1 (восстановление, $SO_2$ – окислитель)

$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$ | 2 (окисление, $H_2S$ – восстановитель)

Так как все участники реакции являются газами, неэлектролитами или слабыми электролитами, ионная форма уравнения совпадает с молекулярной. Реакция является окислительно-восстановительной.

Ответ: Продукты реакции – сера ($S$) и вода ($H_2O$). Реакция является окислительно-восстановительной.

в) Реакция горения серы в кислороде с образованием оксида серы(IV).

Молекулярное уравнение:

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

Процессы окисления и восстановления:

$S^0 - 4e^- \rightarrow S^{+4}$ (окисление, $S$ – восстановитель)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ (восстановление, $O_2$ – окислитель)

Реакция является окислительно-восстановительной. Ионные уравнения не составляются, так как все вещества – неэлектролиты.

Ответ: Продукт реакции – оксид серы(IV) ($SO_2$). Реакция является окислительно-восстановительной.

г) Каталитическое окисление оксида серы(IV) до оксида серы(VI). Реакция обратима и протекает при нагревании в присутствии катализатора (например, $V_2O_5$).

Молекулярное уравнение:

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

Процессы окисления и восстановления:

$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ | 2 (окисление, $SO_2$ – восстановитель)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 (восстановление, $O_2$ – окислитель)

Реакция является окислительно-восстановительной. Ионные уравнения не составляются, так как реагенты и продукты являются газами (молекулярными соединениями).

Ответ: Продукт реакции – оксид серы(VI) ($SO_3$). Реакция является окислительно-восстановительной.

д) Взаимодействие кислотного оксида $SO_2$ со щелочью $KOH$. В зависимости от соотношения реагентов могут образовываться средняя или кислая соль.

1. При соотношении $SO_2 : KOH = 1:2$ (в избытке щелочи) образуется средняя соль – сульфит калия:

Молекулярное уравнение: $SO_2 + 2KOH \rightarrow K_2SO_3 + H_2O$

Полное ионное уравнение: $SO_2 + 2K^+ + 2OH^- \rightarrow 2K^+ + SO_3^{2-} + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $SO_2 + 2OH^- \rightarrow SO_3^{2-} + H_2O$

2. При соотношении $1:1$ образуется кислая соль – гидросульфит калия:

Молекулярное уравнение: $SO_2 + KOH \rightarrow KHSO_3$

Полное ионное уравнение: $SO_2 + K^+ + OH^- \rightarrow K^+ + HSO_3^{-}$

Сокращенное ионное уравнение: $SO_2 + OH^- \rightarrow HSO_3^{-}$

В обеих реакциях степени окисления элементов не меняются, следовательно, это реакции ионного обмена, а не окислительно-восстановительные.

Ответ: Продукты реакции – сульфит калия ($K_2SO_3$) и вода ($H_2O$), либо гидросульфит калия ($KHSO_3$). Реакция не является окислительно-восстановительной.

е) Взаимодействие кислотного оксида серы(VI) $SO_3$ с водой с образованием сильной серной кислоты $H_2SO_4$.

Молекулярное уравнение:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Серная кислота – сильный электролит, поэтому в водном растворе она диссоциирует. Ионное уравнение показывает образование ионов из молекул:

$SO_3 + H_2O \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

Степени окисления элементов не изменяются ($S^{+6}, O^{-2}, H^{+1}$), следовательно, реакция не является окислительно-восстановительной.

Ответ: Продукт реакции – серная кислота ($H_2SO_4$). Реакция не является окислительно-восстановительной.

ё) Реакция между кислотным оксидом $SO_3$ и основанием (гидроксидом бария $Ba(OH)_2$) с образованием соли и воды.

Молекулярное уравнение:

$SO_3 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + H_2O$

Сульфат бария $BaSO_4$ – нерастворимое в воде вещество (выпадает в осадок). $Ba(OH)_2$ – сильное растворимое основание (щелочь).

Полное ионное уравнение:

$SO_3 + Ba^{2+} + 2OH^- \rightarrow BaSO_4 \downarrow + H_2O$

Так как в реакции нет одинаковых ионов в левой и правой частях, сокращенное ионное уравнение совпадает с полным. Реакция не является окислительно-восстановительной, так как степени окисления не изменяются.

Ответ: Продукты реакции – сульфат бария ($BaSO_4$) и вода ($H_2O$). Реакция не является окислительно-восстановительной.

ж) Реакция соединения кислотного оксида $SO_3$ и основного оксида $Na_2O$ с образованием соли – сульфата натрия.

Молекулярное уравнение:

$SO_3 + Na_2O \rightarrow Na_2SO_4$

Реакция протекает между твердыми веществами (или в расплаве), поэтому ионные уравнения для нее не записывают. Степени окисления элементов не изменяются ($S^{+6}, O^{-2}, Na^{+1}$), следовательно, реакция не является окислительно-восстановительной.

Ответ: Продукт реакции – сульфат натрия ($Na_2SO_4$). Реакция не является окислительно-восстановительной.

Вывод:

Окислительно-восстановительными из перечисленных являются реакции, в которых элементы изменяют свои степени окисления. К ним относятся:

• б) $SO_2 + 2H_2S \rightarrow 3S + 2H_2O$ (сопропорционирование)
• в) $S + O_2 \rightarrow SO_2$ (горение)
• г) $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$ (окисление)