Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты в данной окислительно-восстановительной реакции, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют:
В молекуле серной кислоты $H_{2}S^{+6}O_{4}$ сера имеет степень окисления $+6$.
Цинк — это простое вещество, его степень окисления равна $0$: $Zn^{0}$.
В соли $Zn^{+2}SO_{4}$ цинк имеет степень окисления $+2$.
В правой части уравнения образовалась сера как простое вещество, её степень окисления равна $0$: $S^{0}$.

2. Составим электронный баланс:
Выпишем процессы отдачи и принятия электронов:
Восстановитель (цинк) отдаёт электроны:
$Zn^{0} - 2\bar{e} \rightarrow Zn^{+2}$ (процесс окисления)
Окислитель (сера) принимает электроны:
$S^{+6} + 6\bar{e} \rightarrow S^{0}$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное (НОК) и дополнительные множители:
Для 2 и 6 наименьшее общее кратное равно 6.
Делим НОК на количество отданных и принятых электронов:
Для $Zn$: $6 : 2 = 3$ (коэффициент перед цинком)
Для $S$: $6 : 6 = 1$ (коэффициент перед серой в степени окисления 0)

4. Расставим коэффициенты в уравнении:
Поставим коэффициент 3 перед цинком и солью цинка:
$3Zn + ...H_{2}SO_{4} \rightarrow 3ZnSO_{4} + S + ...H_{2}O$
Теперь посчитаем общее количество атомов серы в правой части: 3 атома в $3ZnSO_{4}$ и 1 атом в $S$, итого 4 атома. Значит, перед $H_{2}SO_{4}$ ставим коэффициент 4.
Уравняем водород: в левой части $4 \times 2 = 8$ атомов водорода, значит, перед $H_{2}O$ ставим коэффициент 4.
Проверим кислород: слева $4 \times 4 = 16$, справа $3 \times 4 + 4 = 16$. Всё верно.

Итоговое уравнение:
$4H_{2}SO_{4} + 3Zn = 3ZnSO_{4} + S + 4H_{2}O$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Цинк в степени окисления 0 ($Zn^{0}$) является восстановителем.
Сера в степени окисления +6 ($S^{+6}$) в составе серной кислоты ($H_{2}SO_{4}$) является окислителем.

Ответ:
4H₂SO₄ + 3Zn = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O
Zn⁰ (или Zn) — восстановитель
S⁺⁶ (или H₂SO₄) — окислитель

Источник: ФИПИ