Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:
В хлорной кислоте $HClO_{4}$ хлор находится в высшей степени окисления $+7$. В соляной кислоте $HCl$ хлор имеет степень окисления $-1$.
В оксиде серы (IV) $SO_{2}$ сера имеет степень окисления $+4$. В серной кислоте $H_{2}SO_{4}$ сера переходит в степень окисления $+6$.

2. Составим электронный баланс, выписав процессы окисления и восстановления:
Хлор принимает электроны (восстанавливается):
$Cl^{+7} + 8\bar{e} \rightarrow Cl^{-1}$ (процесс восстановления)
Сера отдает электроны (окисляется):
$S^{+4} - 2\bar{e} \rightarrow S^{+6}$ (процесс окисления)

3. Найдем наименьшее общее кратное для числа принятых и отданных электронов. Это число 8.
Для хлора множитель: $8 : 8 = 1$.
Для серы множитель: $8 : 2 = 4$.

4. Перенесем полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед соединениями серы ставим коэффициент 4, перед соединениями хлора — 1 (не записывается).
$HClO_{4} + 4SO_{2} + H_{2}O \rightarrow HCl + 4H_{2}SO_{4}$

5. Проверим число атомов водорода и кислорода.
Слева водорода: $1 + 2 = 3$. Справа водорода: $1 + 4 \cdot 2 = 9$.
Чтобы уравнять водород, необходимо поставить коэффициент 4 перед водой $H_{2}O$:
$HClO_{4} + 4SO_{2} + 4H_{2}O \rightarrow HCl + 4H_{2}SO_{4}$
Проверка по кислороду: слева $4 + 4 \cdot 2 + 4 = 16$; справа $4 \cdot 4 = 16$. Уравнение составлено верно.

6. Укажем окислитель и восстановитель:
$HClO_{4}$ (или $Cl^{+7}$) — окислитель.
$SO_{2}$ (или $S^{+4}$) — восстановитель.

Ответ: $HClO_{4} + 4SO_{2} + 4H_{2}O = HCl + 4H_{2}SO_{4}$; $HClO_{4}$ является окислителем, $SO_{2}$ является восстановителем.

Источник: ФИПИ