Условие задачи
Установите соответствие между окислительно-восстановительным процессом, обозначенным схемой передачи электронов, и схемой химической реакции.
1) S-2 ⟶ S0
2) S+6 ⟶ S+4
3) N+5 ⟶ N+4
4) N-3 ⟶ N0
А. HNO3 ⟶ H2O + NO2 + O2
Б. H2S + SO2 ⟶ H2O + S
В. NH3 + O2 ⟶ H2O + NO
Г. NH3 + O2 ⟶ H2O + N2
Д. C + H2SO4 ⟶ CO2 + SO2 + H2
Решение
Данная задача относится к дисциплине «Химия», а именно к окислительно-восстановительным процессам. Здесь нам дано четыре процесса изменения степени окисления определённых атомов (сульфора или азота) и пять схем химических реакций, из которых нужно установить соответствие, отбрасывая лишнюю.
Перед началом решения напомним, что в окислительно-восстановительных процессах происходит передача электронов – атом, увеличивающий свою степень окисления, окисляется, а уменьшающий – восстанавливается.
Ниже приведём расчёт по каждому процессу.
────────────────────────────
1) Процесс: S⁻² ⟶ S⁰
Исходный атом серы в соединении, где S имеет степень окисления –2 (например, в H₂S), переходит в элементарную форму S (степень окисления 0). Таким образом, это процесс окисления S из –2 до 0.
Из предложенных реакций найдем ту, где сера из –2 превращается в S⁰. Рассмотрим реакцию:
Б. H₂S + SO₂ ⟶ H₂O + S
В ней сера из H₂S имеет степень окисления –2, а образующийся элементарный S – степень 0. (Отдельно реагируют и H₂S, и SO₂, что приводит к диспропординации серы.) Таким образом, данному процессу соответствует реакция Б.
────────────────────────────
2) Процесс: S⁺⁶ ⟶ S⁺⁴
Здесь сера переходит из состояния +6, как в серной кислоте (H₂SO₄, где S имеет +6), в состояние +4, типичное для диоксида серы (SO₂). Из приведённых реакций ищем соответствующую схему:
Д. C + H₂SO₄ ⟶ CO₂ + SO₂ + H₂
В реакционной схеме серная кислота (S⁺⁶) превращается в SO₂ (S⁺⁴). Следовательно, процесс S⁺⁶ ⟶ S⁺⁴ соответствует реакции Д.
────────────────────────────
3) Процесс: N⁺⁵ ⟶ N⁺⁴
Рассмотрим азот в составе HNO₃, где его степень окисления равна +5. При превращении в NO₂ степень окисления азота становится +4. Из схем выбираем:
А. HNO₃ ⟶ H₂O + NO₂ + O₂
Таким образом, изменение N⁺⁵ ⟶ N⁺⁴ соответствует реакции А.
────────────────────────────
4) Процесс: N⁻³ ⟶ N⁰
В соединении, где азот имеет степень –3 (например, в аммиаке NH₃), его восстановление до элементарного азота (N₂, где N имеет степень 0) описывается реакцией:
Г. NH₃ + O₂ ⟶ H₂O + N₂
Здесь азот из NH₃ (N⁻³) при окислении превращается в N₂ (N⁰). Следовательно, процесс N⁻³ ⟶ N⁰ соответствует реакции Г.
────────────────────────────
Заметим, что реакция
В. NH₃ + O₂ ⟶ H₂O + NO
не соответствует ни одному из данных процессов, поскольку здесь азот из состояния –3 в NH₃ переходит в состояние +2 в NO, что не фигурирует в списке.
────────────────────────────
Итоговое соответствие:
1) S⁻² ⟶ S⁰ – реакция Б.
2) S⁺⁶ ⟶ S⁺⁴ – реакция Д.
3) N⁺⁵ ⟶ N⁺⁴ – реакция А.
4) N⁻³ ⟶ N⁰ – реакция Г.
Ответ: 1 – Б, 2 – Д, 3 – А, 4 – Г.