Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты в данной окислительно-восстановительной реакции, воспользуемся методом электронного баланса.

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:
В азотной кислоте $\text{H}\overset{+1}{\text{N}}\overset{+5}{\text{O}}_3^{-2}$ азот имеет степень окисления $+5$.
В сульфиде свинца $\overset{+2}{\text{Pb}}\overset{-2}{\text{S}}$ сера имеет степень окисления $-2$.
В сульфате свинца $\overset{+2}{\text{Pb}}\overset{+6}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4$ сера переходит в степень окисления $+6$.
В оксиде азота $\overset{+2}{\text{N}}\overset{-2}{\text{O}}$ азот имеет степень окисления $+2$.

2. Составим электронный баланс:
Восстановитель (сера) отдает электроны:
$\text{S}^{-2} - 8\bar{e} \rightarrow \text{S}^{+6}$ | коэффициент 3 (процесс окисления)
Окислитель (азот) принимает электроны:
$\text{N}^{+5} + 3\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+2}$ | коэффициент 8 (процесс восстановления)

3. Перенесем полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед соединением, содержащим серу ($\text{PbS}$ и $\text{PbSO}_4$), ставим коэффициент 3.
Перед соединением, содержащим азот ($\text{HNO}_3$ и $\text{NO}$), ставим коэффициент 8.
$8\text{HNO}_3 + 3\text{PbS} \rightarrow 3\text{PbSO}_4 + 8\text{NO} + 4\text{H}_2\text{O}$

4. Проверим число атомов водорода и кислорода:
Слева водорода: $8$. Справа: $4 \times 2 = 8$.
Слева кислорода: $8 \times 3 = 24$. Справа: $3 \times 4 + 8 \times 1 + 4 \times 1 = 12 + 8 + 4 = 24$.
Уравнение составлено верно.

5. Укажем окислитель и восстановитель:
$\text{S}^{-2}$ (в составе $\text{PbS}$) — восстановитель.
$\text{N}^{+5}$ (в составе $\text{HNO}_3$) — окислитель.

Ответ: 8HNO₃ + 3PbS = 3PbSO₄ + 8NO + 4H₂O; восстановитель — PbS (или S^-2), окислитель — HNO₃ (или N⁺⁵).

Источник: ФИПИ