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:
Магний в свободном состоянии имеет степень окисления $0$. В составе сульфата магния $MgSO_{4}$ он проявляет степень окисления $+2$.
Сера в серной кислоте $H_{2}S^{+6}O_{4}$ имеет степень окисления $+6$. В сероводороде $H_{2}S^{-2}$ степень окисления серы равна $-2$.

2. Составим электронный баланс, выписав процессы отдачи и принятия электронов:
$Mg^{0} - 2\bar{e} \rightarrow Mg^{+2}$ (процесс окисления)
$S^{+6} + 8\bar{e} \rightarrow S^{-2}$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Это число $8$.
Разделим его на количество электронов в каждом процессе, чтобы получить коэффициенты:
Для магния: $8 : 2 = 4$
Для серы: $8 : 8 = 1$

4. Перенесём полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $Mg$ и $MgSO_{4}$ ставим коэффициент $4$.
Перед $H_{2}S$ коэффициент $1$ (обычно не пишется).
Теперь посчитаем общее количество атомов серы в правой части: $4$ атома в $4MgSO_{4}$ и $1$ атом в $H_{2}S$, итого $5$ атомов. Значит, перед $H_{2}SO_{4}$ ставим коэффициент $5$.
Посчитаем водород: слева $5 \times 2 = 10$ атомов. Справа $2$ атома уже есть в $H_{2}S$, остальные $8$ должны быть в воде. Ставим перед $H_{2}O$ коэффициент $4$ ($4 \times 2 = 8$).
Проверяем кислород: слева $5 \times 4 = 20$; справа $4 \times 4 + 4 = 20$. Уравнение составлено верно.

$4Mg + 5H_{2}SO_{4} = 4MgSO_{4} + H_{2}S + 4H_{2}O$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Магний $Mg$ (или $Mg^{0}$) является восстановителем, так как он отдает электроны и повышает степень окисления.
Серная кислота $H_{2}SO_{4}$ (или сера в степени окисления $S^{+6}$) является окислителем, так как она принимает электроны и понижает степень окисления.

Ответ:
4Mg + 5H₂SO₄ = 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O
Восстановитель: Mg (или Mg⁰)
Окислитель: H₂SO₄ (или S⁺⁶)

Источник: ФИПИ