Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые меняют их в ходе реакции:
В молекуле $\text{SO}_2$ сера имеет степень окисления $+4$, так как кислород равен $-2$.
В молекуле $\text{Br}_2$ (простое вещество) бром имеет степень окисления $0$.
В молекуле $\text{H}_2\text{SO}_4$ сера имеет степень окисления $+6$.
В молекуле $\text{HBr}$ бром имеет степень окисления $-1$.

2. Составим уравнения полуреакций окисления и восстановления (электронный баланс):
Сера отдаёт электроны (окисляется):
$\text{S}^{+4} - 2\bar{e} \rightarrow \text{S}^{+6}$ (процесс окисления)
Бром принимает электроны (восстанавливается):
$\text{Br}_2^0 + 2\bar{e} \rightarrow 2\text{Br}^{-1}$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Оно равно $2$.
Коэффициент перед серой: $2 : 2 = 1$.
Коэффициент перед молекулой брома: $2 : 2 = 1$.

4. Перенесём полученные коэффициенты в уравнение реакции и уравняем остальные элементы (водород и кислород):
Перед $\text{HBr}$ ставим коэффициент $2$, так как в левой части было два атома брома ($\text{Br}_2$).
Проверим количество водорода: справа $2$ (в $\text{H}_2\text{SO}_4$) + $2$ (в $2\text{HBr}$) = $4$ атома. Значит, перед $\text{H}_2\text{O}$ в левой части ставим коэффициент $2$.
Проверим кислород: слева $2$ (в $\text{SO}_2$) + $2$ (в $2\text{H}_2\text{O}$) = $4$; справа $4$ (в $\text{H}_2\text{SO}_4$). Кислород сошёлся.

Итоговое уравнение:
$\text{SO}_2 + \text{Br}_2 + 2\text{H}_2\text{O} = \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{HBr}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Восстановитель: $\text{SO}_2$ (или $\text{S}^{+4}$) за счёт серы в степени окисления $+4$.
Окислитель: $\text{Br}_2$ (или $\text{Br}^0$) за счёт брома в степени окисления $0$.

Ответ:
$\text{SO}_2 + \text{Br}_2 + 2\text{H}_2\text{O} = \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{HBr}$
$\text{SO}_2$ (или $\text{S}^{+4}$) — восстановитель;
$\text{Br}_2$ (или $\text{Br}^0$) — окислитель.

Источник: ФИПИ