Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют в ходе реакции:
В левой части уравнения: в серной кислоте $H_{2}S^{+6}O_{4}$ сера имеет степень окисления $+6$, а железо $Fe^{0}$ — простое вещество, его степень окисления равна $0$.
В правой части уравнения: в сульфате железа(III) $Fe_{2}^{+3}(SO_{4})_{3}$ железо имеет степень окисления $+3$, а в оксиде серы(IV) $S^{+4}O_{2}$ сера имеет степень окисления $+4$.

2. Составим электронный баланс, учитывая количество атомов в молекулах:
Восстановитель (железо) отдает электроны:
$2Fe^{0} - 6\bar{e} \rightarrow 2Fe^{+3}$ (коэффициент 2 берем из формулы соли $Fe_{2}(SO_{4})_{3}$)
Окислитель (сера) принимает электроны:
$S^{+6} + 2\bar{e} \rightarrow S^{+4}$

3. Найдем наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Это число 6.
Для железа: $6 : 6 = 1$
Для серы: $6 : 2 = 3$

4. Перенесем полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $Fe_{2}(SO_{4})_{3}$ ставим коэффициент 1 (не пишется).
Перед $Fe$ ставим коэффициент 2.
Перед $SO_{2}$ ставим коэффициент 3.
Теперь посчитаем общее количество атомов серы в правой части: 3 атома в составе соли и 3 атома в составе газа, итого 6. Значит, перед $H_{2}SO_{4}$ ставим коэффициент 6.
Уравняем водород: слева $6 \times 2 = 12$ атомов, значит, перед $H_{2}O$ ставим коэффициент 6.

Итоговое уравнение:
$6H_{2}SO_{4} + 2Fe = Fe_{2}(SO_{4})_{3} + 3SO_{2} + 6H_{2}O$

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

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

Источник: ФИПИ