Задача 1
Условие (кратко)
Осуществить превращения ZnS → H₂S → S → FeS → SO₂; для ОВР — электронный баланс, окислители и восстановители.
Решение
1. Сульфид цинка с соляной кислотой (обмен, не ОВР):
\[\mathrm{ZnS + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2S\uparrow}\]
2. Неполное окисление сероводорода, например оксидом серы(IV) (или кислородом при недостатке):
\[\mathrm{2H_2S + SO_2 \rightarrow 3S\downarrow + 2H_2O}\]
\(\mathrm{\overset{-2}{S} - 2e^- \rightarrow \overset{0}{S}}\) — 2; \(\mathrm{\overset{+4}{S} + 4e^- \rightarrow \overset{0}{S}}\) — 1.
Восстановитель — \(\mathrm{H_2S}\), окислитель — \(\mathrm{SO_2}\).
3. Сера с железом при нагревании:
\[\mathrm{Fe + S \xrightarrow{t} FeS}\]
\(\mathrm{\overset{0}{Fe} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{Fe}}\) — 1; \(\mathrm{\overset{0}{S} + 2e^- \rightarrow \overset{-2}{S}}\) — 1.
Восстановитель — \(\mathrm{Fe}\), окислитель — \(\mathrm{S}\).
4. Обжиг сульфида железа(II):
\[\mathrm{4FeS + 7O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 4SO_2}\]
Окисляются и железо, и сера: \(\mathrm{\overset{+2}{Fe} - 1e^- \rightarrow \overset{+3}{Fe}}\), \(\mathrm{\overset{-2}{S} - 6e^- \rightarrow \overset{+4}{S}}\) — всего 7 электронов на \(\mathrm{FeS}\), множитель 4.
\(\mathrm{\overset{0}{O}_2 + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}}\) — множитель 7.
Восстановитель — \(\mathrm{FeS}\), окислитель — \(\mathrm{O_2}\).
Ответ
ZnS + 2HCl → ZnCl₂ + H₂S↑; 2H₂S + SO₂ → 3S↓ + 2H₂O; Fe + S → FeS; 4FeS + 7O₂ → 2Fe₂O₃ + 4SO₂
Почему так
Сульфид даёт сероводород при действии кислоты, а сера в степени окисления −2 окисляется до 0 или +4 в зависимости от силы окислителя.
Подробнее — в теме «Сероводород и сульфиды».