Решение цепочки превращений серы: S → BaSO₄ и H₂SO₄ → SO₂

Вот пошаговое решение задачи с уравнениями реакций. Задание: Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: а) \( \text{S} \rightarrow \text{SO}_2 \rightarrow \text{SO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \) б) \( \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{SO}_2 \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_3 \rightarrow \text{MgSO}_3 \rightarrow \text{SO}_2 \) *** Решение: а) Цепочка превращений: \( \text{S} \rightarrow \text{SO}_2 \rightarrow \text{SO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \) 1. Превращение \( \text{S} \rightarrow \text{SO}_2 \) (сера в оксид серы(IV)): Сера горит на воздухе или в кислороде, образуя сернистый газ (оксид серы(IV)). \[ \text{S} + \text{O}_2 \xrightarrow{t} \text{SO}_2 \] 2. Превращение \( \text{SO}_2 \rightarrow \text{SO}_3 \) (оксид серы(IV) в оксид серы(VI)): Оксид серы(IV) окисляется кислородом до оксида серы(VI) в присутствии катализатора (например, \( \text{V}_2\text{O}_5 \)) и при нагревании. \[ 2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{V}_2\text{O}_5, t} 2\text{SO}_3 \] 3. Превращение \( \text{SO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 \) (оксид серы(VI) в сульфат натрия): Оксид серы(VI) является кислотным оксидом. При взаимодействии с водой он образует серную кислоту, которая затем реагирует с гидроксидом натрия (или оксидом натрия) с образованием сульфата натрия. Можно также напрямую пропустить \( \text{SO}_3 \) через раствор щелочи. Сначала образуем серную кислоту: \[ \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \] Затем серная кислота реагирует с гидроксидом натрия: \[ \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \] Или, если сразу: \[ \text{SO}_3 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{H}_2\text{O} \] Для школьника удобнее и понятнее будет через серную кислоту. 4. Превращение \( \text{Na}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \) (сульфат натрия в сульфат бария): Сульфат бария - нерастворимое соединение, которое образуется при реакции сульфата натрия с растворимой солью бария (например, хлоридом бария) или гидроксидом бария. \[ \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{NaCl} \] (Стрелка вниз \( \downarrow \) означает выпадение осадка). *** б) Цепочка превращений: \( \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{SO}_2 \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_3 \rightarrow \text{MgSO}_3 \rightarrow \text{SO}_2 \) 1. Превращение \( \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{SO}_2 \) (серная кислота в оксид серы(IV)): Для получения оксида серы(IV) из серной кислоты обычно используют реакцию концентрированной серной кислоты с металлами, которые стоят в ряду активности до водорода, или с некоторыми неметаллами. Например, с медью: \[ 2\text{H}_2\text{SO}_{4(\text{конц.})} + \text{Cu} \xrightarrow{t} \text{CuSO}_4 + \text{SO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O} \] (Стрелка вверх \( \uparrow \) означает выделение газа). 2. Превращение \( \text{SO}_2 \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_3 \) (оксид серы(IV) в сульфит калия): Оксид серы(IV) является кислотным оксидом. При взаимодействии с гидроксидом калия (щелочью) образуется сульфит калия. \[ \text{SO}_2 + 2\text{KOH} \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \] 3. Превращение \( \text{K}_2\text{SO}_3 \rightarrow \text{MgSO}_3 \) (сульфит калия в сульфит магния): Сульфит магния - нерастворимое соединение. Его можно получить реакцией сульфита калия с растворимой солью магния (например, хлоридом магния) или гидроксидом магния (если он растворим, но лучше соль). \[ \text{K}_2\text{SO}_3 + \text{MgCl}_2 \rightarrow \text{MgSO}_3\downarrow + 2\text{KCl} \] 4. Превращение \( \text{MgSO}_3 \rightarrow \text{SO}_2 \) (сульфит магния в оксид серы(IV)): Сульфиты могут разлагаться при нагревании или реагировать с сильными кислотами с выделением оксида серы(IV). При реакции с сильной кислотой (например, соляной): \[ \text{MgSO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{SO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O} \] ***