Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты в данной окислительно-восстановительной реакции, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют в ходе реакции:
В серной кислоте $H_{2}S^{+6}O_{4}$ сера имеет степень окисления $+6$.
Алюминий $Al^{0}$ — простое вещество, его степень окисления равна $0$.
В сульфате алюминия $Al_{2}^{+3}(SO_{4})_{3}$ алюминий имеет степень окисления $+3$.
Сера $S^{0}$ — простое вещество, её степень окисления равна $0$.

2. Составим электронный баланс, чтобы уравнять число отданных и принятых электронов:
Восстановитель (алюминий) отдаёт электроны:
$Al^{0} - 3\bar{e} \rightarrow Al^{+3}$ | коэффициент 2 (так как в правой части $Al_{2}$, удобно сразу учесть удвоение: $2Al^{0} - 6\bar{e} \rightarrow 2Al^{+3}$)
Окислитель (сера) принимает электроны:
$S^{+6} + 6\bar{e} \rightarrow S^{0}$ | коэффициент 1

Выпишем множители для баланса:
$2Al^{0} - 6\bar{e} \rightarrow 2Al^{+3}$ | 1
$S^{+6} + 6\bar{e} \rightarrow S^{0}$ | 1

3. Перенесём коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $Al$ ставим коэффициент 2.
Перед $S$ (простым веществом) ставим коэффициент 1 (не пишется).
Перед $Al_{2}(SO_{4})_{3}$ ставим коэффициент 1 (не пишется).
Теперь посчитаем общее количество атомов серы в правой части: 3 атома в составе сульфата и 1 атом простого вещества, итого 4 атома. Значит, перед $H_{2}SO_{4}$ ставим коэффициент 4.
Посчитаем водород: в левой части $4 \times 2 = 8$ атомов. Чтобы в правой части было столько же, перед $H_{2}O$ ставим коэффициент 4.

Итоговое уравнение:
$4H_{2}SO_{4} + 2Al = Al_{2}(SO_{4})_{3} + S + 4H_{2}O$

4. Укажем окислитель и восстановитель:
Алюминий в степени окисления 0 ($Al^{0}$) является восстановителем.
Сера в степени окисления +6 (в составе $H_{2}SO_{4}$) является окислителем.

Ответ:
$4H_{2}SO_{4} + 2Al = Al_{2}(SO_{4})_{3} + S + 4H_{2}O$
$Al^{0}$ (или $Al$) — восстановитель;
$S^{+6}$ (или $H_{2}SO_{4}$) — окислитель.

Источник: ФИПИ