Готовимся к олимпиадам, страница 193 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

Готовимся к олимпиадам

1. Дополните схему и составьте уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

$S \rightarrow ? \rightarrow SO_3 \rightarrow ? \rightarrow SO_2 \rightarrow ? \rightarrow H_2SO_4 \rightarrow SO_2 \rightarrow S.$

Сначала дополним исходную схему превращений, определив вещества, которые пропущены и обозначены знаком вопроса. Исходя из химических свойств соединений серы, наиболее логичной будет следующая последовательность:

S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → SO₂ → S

Теперь составим уравнения химических реакций для каждого из восьми переходов в этой цепи.

1. S → SO₂

Для получения диоксида серы (сернистого газа) проводят реакцию горения серы в кислороде при нагревании.

$S + O_2 \xrightarrow{t^\circ} SO_2$

Ответ: $S + O_2 \rightarrow SO_2$

2. SO₂ → SO₃

Окисление диоксида серы до триоксида серы является ключевой стадией в производстве серной кислоты. Это обратимая каталитическая реакция, которую проводят при температуре около $450-500^\circ C$ и повышенном давлении в присутствии катализатора, например, оксида ванадия(V).

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

Ответ: $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

3. SO₃ → H₂SO₄

Триоксид серы является ангидридом серной кислоты, поэтому он энергично реагирует с водой с образованием серной кислоты. Реакция сильно экзотермична.

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Ответ: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

4. H₂SO₄ → SO₂

Получить диоксид серы из серной кислоты можно в ходе окислительно-восстановительной реакции. Концентрированная серная кислота является сильным окислителем и при нагревании реагирует со многими восстановителями, например, с малоактивными металлами, такими как медь.

$Cu + 2H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t^\circ} CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

Ответ: $Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

5. SO₂ → SO₃

Данное превращение аналогично второму этапу. Это каталитическое окисление диоксида серы кислородом воздуха.

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

Ответ: $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

6. SO₃ → H₂SO₄

Данное превращение аналогично третьему этапу. Это реакция гидратации триоксида серы.

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Ответ: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

7. H₂SO₄ → SO₂

Это превращение аналогично четвертому этапу. В качестве восстановителя для концентрированной серной кислоты можно использовать неметалл, например, саму серу или углерод.

$S + 2H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t^\circ} 3SO_2\uparrow + 2H_2O$

Ответ: $S + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow 3SO_2\uparrow + 2H_2O$

8. SO₂ → S

Для восстановления диоксида серы до элементарной серы можно использовать его реакцию с сероводородом. Эта реакция (реакция Клауса) используется в промышленности для утилизации серосодержащих газов.

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

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