Номер 355, страница 74 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

355. Концентрированная серная кислота является сильным окислителем и вступает в реакцию не только с малоактивными металлами, но и с некоторыми неметаллами. Так, при кипячении серная кислота реагирует с серой. Продуктами этой реакции являются два оксида. Приведите уравнение химической реакции, протекающей при растворении серы в концентрированной серной кислоте при нагревании.

$S + 2H_2SO_4 \xrightarrow{t} 3SO_2 + 2H_2O$

Решение

В данной задаче описывается химическая реакция между простым веществом серой ($S$) и концентрированной серной кислотой ($H_2SO_4$) при нагревании (кипячении). Концентрированная серная кислота является сильным окислителем, а сера в данном случае будет восстановителем.

Это окислительно-восстановительная реакция, в которой сера изменяет свою степень окисления в двух веществах:

1. Элементарная сера ($S^0$) окисляется, повышая свою степень окисления.
2. Сера в составе серной кислоты ($S^{+6}$) восстанавливается, понижая свою степень окисления.

В условии сказано, что продуктами реакции являются два оксида. При взаимодействии неметаллов с концентрированной серной кислотой типичными продуктами являются оксид неметалла, диоксид серы ($SO_2$) и вода ($H_2O$). В данном случае сера окисляется до диоксида серы ($SO_2$), а серная кислота восстанавливается также до диоксида серы ($SO_2$). Второй оксид, образующийся в реакции, — это вода ($H_2O$).

Для того чтобы правильно расставить коэффициенты в уравнении реакции, воспользуемся методом электронного баланса.

Определим процессы окисления и восстановления:

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

$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ (восстановление)

Найдем наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов, оно равно 4. Тогда коэффициенты в полуреакциях будут следующими:

$S^0 - 4e^- \rightarrow S^{+4}$ | 1

$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ | 2

Таким образом, на 1 атом элементарной серы ($S$) требуется 2 молекулы серной кислоты ($H_2SO_4$). В результате образуется $1+2=3$ молекулы диоксида серы ($SO_2$).

Запишем схему реакции с полученными коэффициентами:

$1S + 2H_2SO_4 \rightarrow 3SO_2 + H_2O$

Теперь уравняем количество атомов водорода. Слева их $2 \times 2 = 4$, значит, справа перед молекулой воды нужно поставить коэффициент 2.

$S + 2H_2SO_4 \rightarrow 3SO_2 + 2H_2O$

Проверим уравнение по кислороду: слева $2 \times 4 = 8$ атомов; справа $3 \times 2 + 2 \times 1 = 6 + 2 = 8$ атомов. Уравнение сбалансировано. Условия реакции (нагревание) обозначаются над стрелкой.

Ответ:

$S + 2H_2SO_{4(конц.)} \xrightarrow{t^\circ} 3SO_2\uparrow + 2H_2O$