Осуществите цепочек следующих превращений: S-SO2-SO3-H2SO4-ZnSO4

Для осуществления цепочки превращений, начиная с серы (S) и заканчивая сульфатом цинка (ZnSO4), необходимо провести несколько химических реакций. Давайте рассмотрим каждое из превращений по порядку:

1. S (сера) → SO2 (диоксид серы): Сначала необходимо окислить серу до диоксида серы. Это можно осуществить, сжигая серу в присутствии кислорода: [ \text{S}_{(s)} + \text{O}2{(g)} \rightarrow \text{SO}2{(g)} ] Эта реакция является экзотермической, сернистый газ (SO2) образуется при горении серы в воздухе или чистом кислороде.

2. SO2 (диоксид серы) → SO3 (триоксид серы): Следующий шаг – окисление диоксида серы до триоксида серы. Обычно это осуществляется в присутствии катализатора (например, V2O5) при повышенной температуре: [ 2\text{SO}2{(g)} + \text{O}2{(g)} \xrightarrow{\text{катализатор}} 2\text{SO}3{(g)} ] Это ключевой этап в процессе контактного метода производства серной кислоты.

3. SO3 (триоксид серы) → H2SO4 (серная кислота): Триоксид серы далее используется для получения серной кислоты. При растворении SO3 в воде образуется H2SO4, но реакция очень экзотермическая и может быть неконтролируемой. Поэтому, на практике, SO3 сначала абсорбируется в концентрированной серной кислоте, образуя олеум, который затем разбавляется водой до нужной концентрации серной кислоты: [ \text{SO}3{(g)} + \text{H}2\text{O}{(l)} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}4{(aq)} ]

4. H2SO4 (серная кислота) → ZnSO4 (сульфат цинка): Последний этап – взаимодействие серной кислоты с металлическим цинком для получения сульфата цинка. Это типичная реакция нейтрализации: [ \text{Zn}_{(s)} + \text{H}_2\text{SO}4{(aq)} \rightarrow \text{ZnSO}4{(aq)} + \text{H}2{(g)} ] В результате этой реакции образуется сульфат цинка, который остается в растворе, и выделяется водород в виде газа.

Таким образом, вся цепочка превращений от серы до сульфата цинка включает последовательное окисление, абсорбцию и нейтрализацию.

1. S - элементарная форма серы.
2. SO2 - диоксид серы, образующийся при сгорании серы.
3. SO3 - трехокись серы, образующаяся при дальнейшем окислении SO2.
4. H2SO4 - серная кислота, образующаяся при добавлении воды к SO3.
5. ZnSO4 - сульфат цинка, образующийся при нейтрализации серной кислоты цинком.

Таким образом, данная цепочка представляет последовательные превращения серы (S) в сульфат цинка (ZnSO4) через образование диоксида серы (SO2), трехоксида серы (SO3) и серной кислоты (H2SO4).