10. Дана схема превращений: S→SO2 →Na2SO3→SO2

Решение:

а) Составьте молекулярные уравнения реакций.

1. S → SO₂ (Реакция горения серы в кислороде)
• \( S + O_{2} \xrightarrow{\Delta} SO_{2} \)
2. SO₂ → Na₂SO₃ (Реакция оксида серы (IV) с гидроксидом или оксидом натрия)
• \( SO_{2} + 2NaOH \rightarrow Na_{2}SO_{3} + H_{2}O \)
• или \( SO_{2} + Na_{2}O \rightarrow Na_{2}SO_{3} \)
3. Na₂SO₃ → SO₂ (Реакция кислотной диссоциации сульфита натрия с избытком сильной кислоты, например, серной)
• \( Na_{2}SO_{3} + H_{2}SO_{4} \rightarrow Na_{2}SO_{4} + H_{2}O + SO_{2}↑ \)

б) Рассмотрите первое превращение с точки зрения окислительно-восстановительных процессов.

S → SO₂

В данной реакции происходит окислительно-восстановительный процесс:

• Атом серы (S) в степени окисления 0 повышает свою степень окисления до +4 в SO₂. Следовательно, сера является восстановителем и окисляется.
• Атом кислорода (O₂) в степени окисления 0 понижает свою степень окисления до -2 в SO₂. Следовательно, кислород является окислителем и восстанавливается.

Уравнение в ОВР:

\( \stackrel{0}{S} + \stackrel{0}{O_{2}} \xrightarrow{\Delta} \stackrel{+4}{S}\stackrel{-2}{O_{2}} \)

Полуреакции:

• Окисление: \( \stackrel{0}{S} - 2e^{-} \rightarrow \stackrel{+4}{S} \)
• Восстановление: \( \stackrel{0}{O_{2}} + 4e^{-} \rightarrow 2\stackrel{-2}{O} \)

Для балансировки домножим полуреакцию окисления на 2, а полуреакцию восстановления на 1:

• \( 2\stackrel{0}{S} - 4e^{-} \rightarrow 2\stackrel{+4}{S} \)
• \( \stackrel{0}{O_{2}} + 4e^{-} \rightarrow 2\stackrel{-2}{O} \)

Суммируем: \( 2S + O_{2} \rightarrow 2SO_{2} \). Но в задании молекулярное уравнение S + O₂ → SO₂. В этом случае, сера выступает как восстановитель, а кислород как окислитель.

Ответ:

а)

1. \( S + O_{2} \xrightarrow{\Delta} SO_{2} \)

2. \( SO_{2} + 2NaOH \rightarrow Na_{2}SO_{3} + H_{2}O \)

3. \( Na_{2}SO_{3} + H_{2}SO_{4} \rightarrow Na_{2}SO_{4} + H_{2}O + SO_{2}↑ \)

б) В реакции \( S + O_{2} \rightarrow SO_{2} \) сера (0) является восстановителем, окисляясь до +4. Кислород (0) является окислителем, восстанавливаясь до -2.