Номер 352, страница 73 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

352. В каких химических реакциях серная кислота является окислителем:

a) $3Zn + 4H_2SO_4 = 3ZnSO_4 + S\downarrow + 4H_2O;$

б) $2NaOH + H_2SO_4 = Na_2SO_4 + 2H_2O;$

в) $H_2SO_4 + KOH = KHSO_4 + H_2O;$

г) $Li_2CO_3 + H_2SO_4 = Li_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow;$

д) $BaO + H_2SO_4 = BaSO_4\downarrow + H_2O;$

е) $Fe + H_2SO_4 = FeSO_4 + H_2\uparrow;$

ё) $4Zn + 5H_2SO_4 \text{(конц.)} = 4ZnSO_4 + H_2S\uparrow + 4H_2O;$

ж) $Cu + 2H_2SO_4 \text{(конц.)} = CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O?$

Серная кислота ($H_2SO_4$) является окислителем в тех химических реакциях, в которых элементы, входящие в ее состав, понижают свою степень окисления. В серной кислоте сера имеет высшую степень окисления +6, а водород +1. Окислительные свойства могут проявляться за счет восстановления серы $S^{+6}$ до более низких степеней окисления ($S^{+4}$, $S^0$, $S^{-2}$) или за счет восстановления водорода $H^{+1}$ до $H_2^0$. Проанализируем каждую реакцию.

а) В реакции $3Zn + 4H_2SO_4 = 3ZnSO_4 + S \downarrow + 4H_2O$ происходит изменение степеней окисления. Степень окисления цинка повышается с 0 до +2 ($Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$), поэтому цинк является восстановителем. Степень окисления серы в составе серной кислоты понижается с +6 до 0 ($S^{+6} + 6e^- \rightarrow S^0$). Так как серная кислота принимает электроны (за счет атома серы), она является окислителем.

Ответ: Является окислителем.

б) Реакция $2NaOH + H_2SO_4 = Na_2SO_4 + 2H_2O$ является реакцией нейтрализации. В ходе этой реакции степени окисления всех элементов не изменяются: $Na^{+1}$, $O^{-2}$, $H^{+1}$, $S^{+6}$. Это реакция ионного обмена, а не окислительно-восстановительная. Следовательно, серная кислота не проявляет окислительных свойств.

Ответ: Не является окислителем.

в) Реакция $H_2SO_4 + KOH = KHSO_4 + H_2O$ также является реакцией нейтрализации с образованием кислой соли. Степени окисления всех элементов ($H^{+1}$, $S^{+6}$, $O^{-2}$, $K^{+1}$) остаются без изменений. Это реакция ионного обмена.

Ответ: Не является окислителем.

г) В реакции $Li_2CO_3 + H_2SO_4 = Li_2SO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$ серная кислота, как более сильная, вытесняет более слабую угольную кислоту из ее соли. Это реакция ионного обмена, и степени окисления всех элементов ($Li^{+1}$, $C^{+4}$, $O^{-2}$, $H^{+1}$, $S^{+6}$) не изменяются.

Ответ: Не является окислителем.

д) Реакция $BaO + H_2SO_4 = BaSO_4 \downarrow + H_2O$ — это взаимодействие основного оксида с кислотой. Это реакция ионного обмена, в которой степени окисления элементов ($Ba^{+2}$, $O^{-2}$, $H^{+1}$, $S^{+6}$) не меняются.

Ответ: Не является окислителем.

е) В реакции $Fe + H_2SO_4 = FeSO_4 + H_2 \uparrow$ (подразумевается разбавленная кислота) железо повышает свою степень окисления с 0 до +2 ($Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{+2}$), являясь восстановителем. Водород в составе серной кислоты понижает свою степень окисления с +1 до 0 ($2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$), то есть восстанавливается. В данном случае окислителем является ион водорода $H^+$, а значит, и вся серная кислота.

Ответ: Является окислителем.

ё) Реакция $4Zn + 5H_2SO_4 \text{(конц.)} = 4ZnSO_4 + H_2S \uparrow + 4H_2O$ протекает с концентрированной серной кислотой. Цинк повышает степень окисления с 0 до +2 ($Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$). Сера в серной кислоте понижает степень окисления с +6 до -2 в сероводороде ($S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}$). Следовательно, серная кислота за счет атома серы является сильным окислителем.

Ответ: Является окислителем.

ж) В реакции $Cu + 2H_2SO_4 \text{(конц.)} = CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$ с концентрированной кислотой медь повышает степень окисления с 0 до +2 ($Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2}$). Сера в серной кислоте понижает степень окисления с +6 до +4 в диоксиде серы ($S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$). Таким образом, серная кислота выступает в роли окислителя за счет атома серы.

Ответ: Является окислителем.