Задание в формате ЕГЭ

Из предложенного перечня выберите вещества, окислительно-восстановительная реакция между которыми приводит к образованию двух кислот. В ответе запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Сероводород

Хлор

Сульфат меди(II)

Гидроксид марганца(II)

Иодид серебра

Гидроксид натрия

Ниже приведён один из вариантов решения задачи.

Мы должны выбрать из списка два вещества, при взаимодействии которых в результате окислительно‐восстановительной реакции образуются две кислоты. Такой реакцией является контактное окисление сероводорода хлором в водном растворе. В данном случае в результате реакции образуются соляная кислота (HCl) и серная кислота (H₂SO₄).

Общая уравнение реакции выглядит так:

  H₂S + 4 Cl₂ + 4 H₂O → H₂SO₄ + 8 HCl

Поясним, почему именно эта реакция отвечает условию задачи:
• Сероводород (H₂S) – восстановитель, так как атом серы переходит из степени –2 (в H₂S) в степень +6 (в H₂SO₄).
• Хлор (Cl₂) – окислитель, так как атомы хлора из нулевой степени окисления превращаются в Cl⁻ (часть молекулы HCl).

Ниже составим поэлементный электронный баланс с разделением на полуравнения.

1. Окислительное полуравнение (окисление сероводорода до серной кислоты):

Для систематизации удобно начать с реакции процесса окисления в кислой среде по схеме превращения S²⁻ в SO₄²⁻:
  S²⁻ + 4 H₂O → SO₄²⁻ + 8 H⁺ + 8 e⁻
Учтём, что H₂S можно рассматривать как «S²⁻ + 2 H⁺», отсюда прибавим 2 H⁺ с левой стороны, чтобы получить конечный вид реакции – получение непосредственно H₂SO₄ (так как H₂SO₄ = SO₄²⁻ + 2 H⁺):

Добавляем 2 H⁺ к правой части S²⁻–формулы и вычитаем их из обеих сторон:

Исходное полуравнение примем в виде:
  H₂S + 4 H₂O → SO₄²⁻ + 10 H⁺ + 8 e⁻    (1)

Но чтобы записать конечный продукт в виде H₂SO₄, нужно учесть, что SO₄²⁻ + 2 H⁺ = H₂SO₄. Тогда, вычтем 2 H⁺ с правой и левой сторон (эквивалентно добавлению 2 H⁺ к левой стороне) – получаем:

  H₂S + 4 H₂O → H₂SO₄ + 8 H⁺ + 8 e⁻    (окислительное полуравнение)

Проверим баланс по атомам и заряду:
– S: 1 → 1
– H: слева 2 (H₂S) + 8 (4 H₂O) = 10; справа 2 (H₂SO₄) + 8 (8 H⁺) = 10
– O: 4 (из 4 H₂O) → 4 (в H₂SO₄)
– Заряд: слева 0, справа H₂SO₄ нейтральна, плюс +8 – 8 e⁻ дают 0.

2. Восстановительное полуравнение (восстановление хлора до хлорида):

Классическое восстановительное полуравнение для Cl₂ выглядит так:
  Cl₂ + 2 e⁻ → 2 Cl⁻
Чтобы число получаемых электронов совпало с 8 e⁻ из окислительного полуравнения, умножим это полуравнение на 4:
  4 Cl₂ + 8 e⁻ → 8 Cl⁻

3. Сложим полуравнения:

  (окислительное): H₂S + 4 H₂O → H₂SO₄ + 8 H⁺ + 8 e⁻
  (восстановительное): 4 Cl₂ + 8 e⁻ → 8 Cl⁻

При сложении электроны нейтрализуются, получаем:
  H₂S + 4 H₂O + 4 Cl₂ → H₂SO₄ + 8 H⁺ + 8 Cl⁻

Заметим, что 8 H⁺ и 8 Cl⁻ вместе дают 8 молекул хлороводорода (HCl):
  8 H⁺ + 8 Cl⁻ → 8 HCl

Таким образом, окончательное уравнение реакции:
  H₂S + 4 Cl₂ + 4 H₂O → H₂SO₄ + 8 HCl

Вывод:
– Окислитель: Cl₂ (принимает электроны, восстанавливается до Cl⁻, входящего в состав HCl).
– Восстановитель: H₂S (отдает 8 e⁻, окисляется до H₂SO₄).

Это и есть один из вариантов окислительно‐восстановительной реакций, в результате которой образуются две кислоты – соляная и серная.

Ответ:
Уравнение реакции: H₂S + 4 Cl₂ + 4 H₂O → H₂SO₄ + 8 HCl
Окислитель: Cl₂; восстановитель: H₂S.