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 левой части уравнения:
В сероводороде $H_2S^{-2}$ сера имеет степень окисления $-2$.
В оксиде железа(III) $Fe_2^{+3}O_3$ железо имеет степень окисления $+3$.
В правой части уравнения:
В сульфиде железа(II) $Fe^{+2}S^{-2}$ железо имеет степень окисления $+2$.
В простом веществе $S^0$ сера имеет степень окисления $0$.

2. Составим электронный баланс:
Выпишем процессы отдачи и принятия электронов:
Сера повышает степень окисления (отдает электроны):
$S^{-2} - 2\bar{e} \rightarrow S^0$ (процесс окисления)
Железо понижает степень окисления (принимает электроны):
$Fe^{+3} + 1\bar{e} \rightarrow Fe^{+2}$ (процесс восстановления)

3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) и коэффициенты:
Для 2 и 1 электронов НОК равно 2.
Коэффициент для серы: $2 : 2 = 1$.
Коэффициент для железа: $2 : 1 = 2$.
Таким образом, перед атомами железа в степени окисления $+2$ должен стоять коэффициент 2, а перед серой в степени окисления $0$ — коэффициент 1.

4. Расставим коэффициенты в уравнении:
Сначала поставим 2 перед $FeS$. Так как в исходном $Fe_2O_3$ уже два атома железа, перед ним коэффициент не нужен (единица).
Теперь посчитаем серу: в правой части 2 атома в $FeS$ и 1 атом в $S$, итого 3 атома. Значит, перед $H_2S$ ставим коэффициент 3.
Посчитаем водород: слева $3 \times 2 = 6$ атомов. Чтобы справа было столько же, ставим коэффициент 3 перед $H_2O$.
Проверим кислород: слева 3 атома в $Fe_2O_3$, справа 3 атома в $3H_2O$. Баланс сошелся.

Итоговое уравнение:
$3H_2S + Fe_2O_3 = 2FeS + S + 3H_2O$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Восстановитель — $H_2S$ (или сера в степени окисления $S^{-2}$), так как она отдает электроны.
Окислитель — $Fe_2O_3$ (или железо в степени окисления $Fe^{+3}$), так как оно принимает электроны.

Ответ:
$3H_2S + Fe_2O_3 = 2FeS + S + 3H_2O$
$S^{-2} - 2\bar{e} \rightarrow S^0$ (восстановитель)
$Fe^{+3} + 1\bar{e} \rightarrow Fe^{+2}$ (окислитель)

Источник: ФИПИ