Задание №9 — Основы неорганической химии

Решение.

Разберем последовательно каждое превращение в предложенной схеме.

Шаг 1. Превращение H₂S → S (вещество X)
В данной реакции сера повышает свою степень окисления с -2 до 0. Это процесс окисления, значит, нам необходимо подобрать подходящий окислитель (вещество X).
Рассмотрим предложенные варианты:
1) Na — типичный восстановитель, реакция с сероводородом приведет к образованию соли NaHS или Na₂S и выделению водорода.
2) Br₂ — сильный окислитель. Галогены легко окисляют сероводород до свободной серы. Реакция протекает следующим образом:
H₂S + Br₂ → S↓ + 2HBr
Этот вариант идеально подходит для получения серы.
3) HNO₃ (конц.) — очень сильный окислитель. При взаимодействии с сероводородом концентрированная азотная кислота обычно окисляет серу максимально — до серной кислоты (H₂SO₄), а не останавливается на стадии свободной серы.
4) HCl — кислота, с сероводородом не реагирует.
5) NaOH — щелочь, вступит в реакцию нейтрализации с образованием солей (сульфидов), но не изменит степень окисления серы.
Следовательно, вещество X — Br₂ (вариант 2).

Шаг 2. Превращение S → H₂SO₄ (вещество Y)
Здесь сера должна повысить степень окисления с 0 до +6. Для этого требуется очень сильный окислитель.
1) Na — восстановитель, даст сульфид натрия Na₂S.
2) Br₂ — в водном растворе может окислить серу, но реакция идет медленно и обычно требует иных условий.
3) HNO₃ (конц., изб.) — классический способ перевода серы в серную кислоту в лаборатории. Концентрированная азотная кислота при нагревании энергично окисляет серу:
S + 6HNO₃ (конц.) → (t°) H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O
Этот вариант полностью соответствует схеме.
4) HCl — не является окислителем для серы.
5) NaOH — при взаимодействии с серой происходит реакция диспропорционирования (образуются сульфит и сульфид натрия), а не серная кислота.
Следовательно, вещество Y — HNO₃ (вариант 3).

Ответ: X — 2, Y — 3.

Источник: ФИПИ