Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления:
В сульфиде марганца $\text{Mn}\overset{+2}{\text{S}^{-2}}$ сера имеет степень окисления $-2$.
В азотной кислоте $\text{H}\overset{+5}{\text{N}}\text{O}_3$ азот имеет степень окисления $+5$.
В сульфате марганца $\text{Mn}\overset{+6}{\text{S}}\text{O}_4$ сера переходит в степень окисления $+6$.
В диоксиде азота $\overset{+4}{\text{N}}\text{O}_2$ азот имеет степень окисления $+4$.

2. Составим электронный баланс:
Сера отдаёт электроны (окисляется):
$\text{S}^{-2} - 8\bar{e} \rightarrow \text{S}^{+6}$ | коэффициент 1
Азот принимает электроны (восстанавливается):
$\text{N}^{+5} + 1\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+4}$ | коэффициент 8

3. Суммарное уравнение баланса показывает, что на один атом серы приходится восемь атомов азота. Перенесём эти коэффициенты в основное уравнение реакции:

$\text{MnS} + 8\text{HNO}_3 = \text{MnSO}_4 + 8\text{NO}_2 + 4\text{H}_2\text{O}$

4. Проверим число атомов водорода и кислорода:
Слева водорода: $8$. Справа: $4 \cdot 2 = 8$.
Слева кислорода: $8 \cdot 3 = 24$. Справа: $4 + 8 \cdot 2 + 4 = 4 + 16 + 4 = 24$.
Коэффициенты расставлены верно.

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Восстановитель — $\text{MnS}$ (или сера в степени окисления $\text{S}^{-2}$).
Окислитель — $\text{HNO}_3$ (или азот в степени окисления $\text{N}^{+5}$).

Ответ:
$\text{MnS} + 8\text{HNO}_3 = \text{MnSO}_4 + 8\text{NO}_2 + 4\text{H}_2\text{O}$
$\text{S}^{-2}$ (в составе $\text{MnS}$) — восстановитель;
$\text{N}^{+5}$ (в составе $\text{HNO}_3$) — окислитель.

Источник: ФИПИ