Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: а) S > SO2 > SO3 > Na2SO4 > BaSO4 б) H2SO4 > SO2 > K2SO3 > MgSO3 > SO2 Для реакций, протекающих в растворах, запишите ионные уравнения, а в уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.

а) (S \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3 \rightarrow Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4)

1. Получение оксида серы(IV)

Серу сжигают в кислороде:

[
\mathrm{S + O_2 \rightarrow SO_2}
]

Это окислительно-восстановительная реакция.

Электронный баланс:

[
\mathrm{S^0 - 4e^- \rightarrow S^{+4}}
]

[
\mathrm{O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}}
]

Число отданных и принятых электронов одинаково, поэтому коэффициенты перед серой и кислородом равны 1.

Восстановитель: (\mathrm{S}), так как сера отдаёт электроны и окисляется.
Окислитель: (\mathrm{O_2}), так как кислород принимает электроны и восстанавливается.

2. Окисление оксида серы(IV) до оксида серы(VI)

[
\mathrm{2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5,\ t^\circ} 2SO_3}
]

Электронный баланс:

[
\mathrm{S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}} \quad \big|,2
]

[
\mathrm{O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}} \quad \big|,1
]

После умножения первого полуреакционного уравнения на 2 число отданных и принятых электронов равно 4.

Восстановитель: (\mathrm{SO_2}), так как сера повышает степень окисления с (+4) до (+6).
Окислитель: (\mathrm{O_2}).

3. Получение сульфата натрия

Оксид серы(VI) реагирует с раствором гидроксида натрия:

[
\mathrm{SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O}
]

Полное и сокращённое ионное уравнение совпадают:

[
\mathrm{SO_3 + 2OH^- \rightarrow SO_4^{2-} + H_2O}
]

Реакция не является окислительно-восстановительной, так как степень окисления серы остаётся равной (+6).

4. Получение сульфата бария

К раствору сульфата натрия добавляют раствор хлорида бария:

[
\mathrm{Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl}
]

Полное ионное уравнение:

[
\mathrm{2Na^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow
BaSO_4\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-}
]

Сокращённое ионное уравнение:

[
\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow}
]

Признак реакции — образование белого осадка сульфата бария.

б) (H_2SO_4 \rightarrow SO_2 \rightarrow K_2SO_3 \rightarrow MgSO_3 \rightarrow SO_2)

1. Получение оксида серы(IV) из серной кислоты

Концентрированная серная кислота при нагревании реагирует с медью:

[
\mathrm{Cu + 2H_2SO_4(conc.) \xrightarrow{t^\circ}
CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O}
]

Это окислительно-восстановительная реакция.

Электронный баланс:

[
\mathrm{Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2}}
]

[
\mathrm{S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}}
]

Число отданных и принятых электронов равно 2, поэтому дополнительные множители не требуются.

Восстановитель: (\mathrm{Cu}), так как медь отдаёт электроны и окисляется.
Окислитель: концентрированная (\mathrm{H_2SO_4}), а именно сера со степенью окисления (+6).

Сокращённое ионное уравнение:

[
\mathrm{Cu + SO_4^{2-} + 4H^+ \rightarrow
Cu^{2+} + SO_2\uparrow + 2H_2O}
]

2. Получение сульфита калия

Оксид серы(IV) пропускают через раствор гидроксида калия, взятого в избытке:

[
\mathrm{SO_2 + 2KOH \rightarrow K_2SO_3 + H_2O}
]

Полное и сокращённое ионное уравнение:

[
\mathrm{SO_2 + 2OH^- \rightarrow SO_3^{2-} + H_2O}
]

Гидроксид калия должен быть взят в избытке. При недостатке щёлочи образовался бы гидросульфит калия (\mathrm{KHSO_3}).

3. Получение сульфита магния

К раствору сульфита калия добавляют раствор хлорида магния:

[
\mathrm{K_2SO_3 + MgCl_2 \rightarrow MgSO_3\downarrow + 2KCl}
]

Полное ионное уравнение:

[
\mathrm{2K^+ + SO_3^{2-} + Mg^{2+} + 2Cl^- \rightarrow
MgSO_3\downarrow + 2K^+ + 2Cl^-}
]

Сокращённое ионное уравнение:

[
\mathrm{Mg^{2+} + SO_3^{2-} \rightarrow MgSO_3\downarrow}
]

Признак реакции — образование осадка сульфита магния.

4. Получение оксида серы(IV) из сульфита магния

Сульфит магния обрабатывают разбавленной серной кислотой:

[
\mathrm{MgSO_3 + H_2SO_4 \rightarrow
MgSO_4 + SO_2\uparrow + H_2O}
]

Полное ионное уравнение:

[
\mathrm{MgSO_3 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow
Mg^{2+} + SO_4^{2-} + SO_2\uparrow + H_2O}
]

Сокращённое ионное уравнение:

[
\mathrm{MgSO_3 + 2H^+ \rightarrow
Mg^{2+} + SO_2\uparrow + H_2O}
]

Реакция не является окислительно-восстановительной: степень окисления серы в (\mathrm{MgSO_3}) и (\mathrm{SO_2}) равна (+4).