Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления элементов, которые их меняют в ходе химической реакции.

1. Определим степени окисления:
В левой части уравнения:
Сера $S$ — простое вещество, её степень окисления равна $0$.
В азотной кислоте $HNO_{3}$ водород имеет степень окисления $+1$, кислород $-2$. Вычислим степень окисления азота: $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +5$.
В правой части уравнения:
В серной кислоте $H_{2}SO_{4}$ водород $+1$, кислород $-2$. Вычислим степень окисления серы: $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +6$.
В оксиде азота(IV) $NO_{2}$ кислород $-2$, тогда азот имеет степень окисления $+4$.

2. Составим электронный баланс:
Сера повышает степень окисления, отдавая электроны (процесс окисления):
$S^{0} - 6\bar{e} \rightarrow S^{+6}$ (восстановитель)
Азот понижает степень окисления, принимая электроны (процесс восстановления):
$N^{+5} + 1\bar{e} \rightarrow N^{+4}$ (окислитель)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Оно равно $6$.
Для серы множитель: $6 : 6 = 1$.
Для азота множитель: $6 : 1 = 6$.

4. Перенесём полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $NO_{2}$ и $HNO_{3}$ ставим коэффициент $6$. Перед серой и серной кислотой оставляем коэффициент $1$ (не записывается).
$S + 6HNO_{3} \rightarrow H_{2}SO_{4} + 6NO_{2} + H_{2}O$

5. Проверим число атомов водорода и кислорода:
Слева $6$ атомов водорода. Справа в $H_{2}SO_{4}$ уже есть $2$ атома, значит, для воды $H_{2}O$ нужно ещё $4$ атома, что соответствует коэффициенту $2$ перед $H_{2}O$.
Итоговое уравнение:
$S + 6HNO_{3} = H_{2}SO_{4} + 6NO_{2} + 2H_{2}O$

6. Укажем окислитель и восстановитель:
Сера в степени окисления $0$ ($S$) является восстановителем.
Азот в степени окисления $+5$ (или азотная кислота $HNO_{3}$) является окислителем.

Ответ:
$S + 6HNO_{3} = H_{2}SO_{4} + 6NO_{2} + 2H_{2}O$
$S^{0}$ — восстановитель;
$N^{+5}$ (в составе $HNO_{3}$) — окислитель.

Источник: ФИПИ