Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые меняют их в ходе реакции:
В азотной кислоте $\text{H}\overset{+1}{\text{N}}\overset{+5}{\text{O}}_3^{-2}$ азот имеет степень окисления $+5$.
В сульфите натрия $\text{Na}_2^{+1}\overset{+4}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_3$ сера имеет степень окисления $+4$.
В сульфате натрия $\text{Na}_2^{+1}\overset{+6}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4$ сера переходит в степень окисления $+6$.
В оксиде азота(IV) $\overset{+4}{\text{N}}\overset{-2}{\text{O}}_2$ азот переходит в степень окисления $+4$.

2. Составим электронный баланс, выписав процессы окисления и восстановления:
Сера повышает степень окисления (отдает электроны):
$\text{S}^{+4} - 2\bar{e} \rightarrow \text{S}^{+6}$ (процесс окисления)
Азот понижает степень окисления (принимает электроны):
$\text{N}^{+5} + 1\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+4}$ (процесс восстановления)

3. Находим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Это число $2$.
Для серы множитель: $2 : 2 = 1$.
Для азота множитель: $2 : 1 = 2$.

4. Переносим полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед азотсодержащими веществами ($\text{HNO}_3$ и $\text{NO}_2$) ставим коэффициент $2$.
Перед серосодержащими веществами ($\text{Na}_2\text{SO}_3$ и $\text{Na}_2\text{SO}_4$) оставляем коэффициент $1$ (обычно не пишется).
Проверяем число атомов водорода и кислорода: слева 2 атома $\text{H}$, справа в $\text{H}_2\text{O}$ тоже 2. Кислорода слева: $2 \cdot 3 + 3 = 9$; справа: $4 + 2 \cdot 2 + 1 = 9$. Уравнение составлено верно.

$2\text{HNO}_3 + \text{Na}_2\text{SO}_3 = \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Восстановитель — $\text{Na}_2\text{SO}_3$ (или сера в степени окисления $\text{S}^{+4}$).
Окислитель — $\text{HNO}_3$ (или азот в степени окисления $\text{N}^{+5}$).

Ответ:
$2\text{HNO}_3 + \text{Na}_2\text{SO}_3 = \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O}$
$\text{Na}_2\text{SO}_3$ (или $\text{S}^{+4}$) — восстановитель;
$\text{HNO}_3$ (или $\text{N}^{+5}$) — окислитель.

Источник: ФИПИ