Задания № 8, 17, 30 · ЕГЭ

Окислительно-восстановительные превращения соединений серы

Степени окисления серы, окислители и восстановители, цепочки превращений
6 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

Соединения серы образуют окислительно-восстановительный ряд от степени окисления \(-2\) до \(+6\). Чтобы решать цепочки превращений, нужно определить степень окисления серы, установить направление перехода и подобрать реагент, который принимает или отдаёт электроны.

Степени окисления серы и роль соединений

В простом веществе сере соответствует степень окисления \(0\). В сульфидах, например \(\mathrm{H_2S}\) и \(\mathrm{Na_2S}\), сера имеет степень окисления \(-2\). В сульфитах и диоксиде серы \(\mathrm{SO_2}\) она находится в степени окисления \(+4\), а в серной кислоте и сульфатах — \(+6\).

Соединение или ионСтепень окисления SТипичный переход
\(\mathrm{H_2S}\), \(\mathrm{S^{2-}}\)\(-2\)окисление до \(0\), \(+4\) или \(+6\)
\(\mathrm{S_8}\)\(0\)окисление или восстановление
\(\mathrm{SO_2}\), \(\mathrm{SO_3^{2-}}\)\(+4\)окисление до \(+6\) или восстановление
\(\mathrm{H_2SO_4}\), \(\mathrm{SO_4^{2-}}\)\(+6\)обычно восстановление
D
Окисление и восстановление

Окисление — повышение степени окисления элемента и отдача электронов. Восстановление — понижение степени окисления и присоединение электронов. Восстановитель отдаёт электроны и сам окисляется; окислитель принимает электроны и сам восстанавливается.

T
Правило направления

Если сера переходит из \(-2\) в \(0\), \(+4\) или \(+6\), это окисление. Если из \(+6\) в \(+4\), \(0\) или \(-2\), это восстановление. Сера в степени \(+4\) может проявлять двойственные свойства: окисляться до \(+6\) и восстанавливаться до более низких степеней.

\[\Delta e = |\Delta \mathrm{OS}| \cdot n(\mathrm{S})\]1

В электронном балансе \(\Delta e\) — число отданных или принятых электронов, а \(n(\mathrm{S})\) — количество атомов серы, изменяющих степень окисления. Правила определения степеней окисления удобно повторить на странице правил определения степеней окисления.

Основные переходы серы

Наиболее важные превращения можно представить так: \(\mathrm{S^{-2} \rightarrow S^0 \rightarrow S^{+4} \rightarrow S^{+6}}\). Каждый переход требует подходящего реагента и условий. Одно и то же вещество может участвовать в разных реакциях в зависимости от партнёра.

H2SO2, недостатокSO2SO2O2, катализаторSO3H2OH2SO4
Последовательное окисление серы от \(-2\) до \(+6\).
2H2S + O2 → 2S + 2H2OПри недостатке кислорода сероводород окисляется до серы.
S + O2 → SO2Сера окисляется кислородом до диоксида серы.
2SO2 + O2 → 2SO3Каталитическое окисление диоксида серы.
SO3 + H2O → H2SO4Гидратация оксида серы(VI).

Переход серы из \(+6\) в \(+4\) происходит при восстановлении концентрированной серной кислоты. Например, медь восстанавливает серу в \(\mathrm{H_2SO_4}\) до \(\mathrm{SO_2}\), а сама окисляется до \(\mathrm{Cu^{2+}}\).

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2OКонцентрированная серная кислота выступает окислителем при нагревании.

Диоксид серы и сульфиты: двойственные свойства

В \(\mathrm{SO_2}\) и сульфит-ионах сера имеет степень окисления \(+4\). Поэтому \(\mathrm{SO_2}\) может быть восстановителем: кислород или сильный окислитель повышает степень окисления серы до \(+6\). Подробный разбор этой роли приведён на странице диоксида серы как восстановителя.

2SO2 + O2 → 2SO3\(\mathrm{SO_2}\) — восстановитель, кислород — окислитель.
SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBrОбесцвечивание бромной воды: бром восстанавливается, сера окисляется.

Сульфиты могут также быть окислителями, если реагируют с восстановителем, например с сероводородом. Тогда сера в степени \(+4\) понижает степень окисления до \(0\).

SO2 + 2H2S → 3S + 2H2OВзаимное окисление-восстановление: \(+4 \rightarrow 0\) и \(-2 \rightarrow 0\).
Микропроверка

Какую роль играет \(\mathrm{SO_2}\) в реакции \(\mathrm{SO_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HBr}\)?

Как решать цепочки превращений

В экзаменационной цепочке сначала определите серосодержащие частицы и степени окисления серы. Затем для каждого перехода установите, происходит ли окисление или восстановление, и выберите реагент. Наконец, расставьте коэффициенты и проверьте число атомов каждого элемента и заряд.

Алгоритм

1. Найдите степень окисления серы в исходном и конечном веществах. 2. Определите направление перехода. 3. Подберите окислитель или восстановитель. 4. Запишите продукты по типу реакции. 5. Уравняйте атомы и заряд.

Частый запрос — схема \(\mathrm{H_2SO_4(conc.) \rightarrow SO_2 \rightarrow NaHSO_3}\). В первом переходе концентрированная серная кислота восстанавливается медью до \(\mathrm{SO_2}\). Затем диоксид серы поглощается раствором гидроксида натрия при недостатке щёлочи, образуя кислую соль — гидросульфит натрия, или бисульфит натрия.

H2SO4Cu, нагреваниеSO2NaOH, недостатокNaHSO3
Схема превращений: концентрированная серная кислота → диоксид серы → гидросульфит натрия.
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2OПолучение \(\mathrm{SO_2}\) из концентрированной серной кислоты.
SO2 + NaOH → NaHSO3Недостаток щёлочи приводит к кислой соли.
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2OПри избытке щёлочи образуется средняя соль — сульфит натрия.
№
Разобранный пример: цепочка \(\u000\)\mathrm{H_2S \rightarrow S \rightarrow SO_2 \rightarrow H_2SO_4}$

Нужно подобрать реагенты и уравнения для каждого перехода.

1
В \(\mathrm{H_2S}\) сера имеет \(-2\), а в простом веществе — \(0\): происходит окисление.
\(\displaystyle 2H_2S + O_2 \rightarrow 2S + 2H_2O\)
2
В \(\mathrm{S}\) степень окисления равна \(0\), а в \(\mathrm{SO_2}\) — \(+4\): нужен окислитель, например кислород.
\(\displaystyle S + O_2 \rightarrow SO_2\)
3
В \(\mathrm{SO_2}\) степень окисления \(+4\), а в серной кислоте \(+6\): сначала окисляем до \(\mathrm{SO_3}\), затем гидратируем.
\(\displaystyle 2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3;\quad SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4\)
!
Частые ошибки

Не путайте концентрированную и разбавленную серную кислоту: концентрированная кислота может быть окислителем и обычно восстанавливается до \(\mathrm{SO_2}\), а разбавленная проявляет главным образом кислотные свойства. Не записывайте \(\mathrm{Na_2SO_3}\) при недостатке \(\mathrm{NaOH}\): продуктом будет \(\mathrm{NaHSO_3}\). Также нельзя считать \(\mathrm{SO_2}\) только восстановителем — в реакции с \(\mathrm{H_2S}\) он принимает электроны.

Диспропорционирование и ком disproporционирование

Если атомы серы одного вещества одновременно повышают и понижают степень окисления, происходит диспропорционирование. Для серы(+4) примером служит взаимодействие сульфита с сильным окислителем и восстановителем в одной системе; в школьных цепочках чаще проверяют способность \(\mathrm{SO_2}\) участвовать в разных направлениях. О реакциях сульфитов подробнее см. окислительно-восстановительные реакции сульфитов.

Компропорционирование — образование промежуточной степени окисления из двух более высоких и низких. Классический пример: \(\mathrm{SO_2}\) и \(\mathrm{H_2S}\) дают серу, поскольку \(+4\) и \(-2\) переходят к \(0\).

Главное за минуту

Главное

  • Сера изменяет степень окисления от \(-2\) до \(+6\); повышение — окисление, понижение — восстановление.
  • \(\mathrm{SO_2}\) и сульфиты с серой(+4) могут быть и восстановителями, и окислителями.
  • Концентрированная \(\mathrm{H_2SO_4}\) восстанавливается активными металлами до \(\mathrm{SO_2}\).
  • При взаимодействии \(\mathrm{SO_2}\) с недостатком \(\mathrm{NaOH}\) образуется \(\mathrm{NaHSO_3}\), а с избытком — \(\mathrm{Na_2SO_3}\).
  • В цепочке сначала определяют степени окисления, затем направление перехода, реагент и коэффициенты.
Q
Быстрый тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · степени окисления
Какова степень окисления серы в \(\mathrm{H_2SO_4}\)?