Задание №20 — Химические реакции

#67048Задание №20ФИПИ

ОВР. Электронный баланс

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции

Fe(OH)₂ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + H₂O

Запишите в отдельной(-ых) строчке(-ах) формулы вещества/частицы окислителя и восстановителя. Укажите, какое(-ая) из этих веществ/частиц является окислителем, а какое(-ая) – восстановителем.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые меняют свои значения в ходе реакции:
В гидроксиде железа(II) $\text{Fe}(\text{OH})_2$ железо имеет степень окисления $+2$ .
В сульфате железа(III) $\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3$ железо имеет степень окисления $+3$ .
В серной кислоте $\text{H}_2\text{SO}_4$ сера имеет степень окисления $+6$ .
В оксиде серы(IV) $\text{SO}_2$ сера имеет степень окисления $+4$ .

2. Составим электронный баланс, учитывая количество атомов в формулах:
Восстановитель (железо) отдаёт электроны:
$2\text{Fe}^{+2} - 2\bar{e} \rightarrow 2\text{Fe}^{+3}$ (коэффициент 2 перед железом берем для удобства последующего переноса в формулу соли $\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3$ )
Окислитель (сера) принимает электроны:
$\text{S}^{+6} + 2\bar{e} \rightarrow \text{S}^{+4}$

3. Находим наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов. Оно равно $2$ .
Коэффициенты перед полуреакциями:
Для железа: $2 / 2 = 1$
Для серы: $2 / 2 = 1$

4. Переносим коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $\text{Fe}(\text{OH})_2$ ставим коэффициент $2$ , так как в правой части у нас $2$ атома железа в составе соли.
Перед $\text{SO}_2$ ставим коэффициент $1$ (не пишется).
Теперь посчитаем общее количество серы в правой части: $3$ атома в $\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3$ и $1$ атом в $\text{SO}_2$ , итого $4$ . Значит, перед $\text{H}_2\text{SO}_4$ ставим коэффициент $4$ .
Посчитаем водород: слева $2 \cdot 2 = 4$ (в гидроксиде) плюс $4 \cdot 2 = 8$ (в кислоте), итого $12$ . Чтобы уравнять водород, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим коэффициент $6$ ( $12 / 2 = 6$ ).
Проверим кислород: слева $2 \cdot 2 + 4 \cdot 4 = 4 + 16 = 20$ . Справа $3 \cdot 4 + 2 + 6 = 12 + 2 + 6 = 20$ . Кислород сошёлся.

Итоговое уравнение:
$2\text{Fe}(\text{OH})_2 + 4\text{H}_2\text{SO}_4 = \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{SO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Железо в степени окисления $+2$ (или вещество $\text{Fe}(\text{OH})_2$ ) является восстановителем.
Сера в степени окисления $+6$ (или вещество $\text{H}_2\text{SO}_4$ ) является окислителем.

Ответ:
$2\text{Fe}(\text{OH})_2 + 4\text{H}_2\text{SO}_4 = \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{SO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$
Восстановитель: $\text{Fe}^{+2}$ (или $\text{Fe}(\text{OH})_2$ )
Окислитель: $\text{S}^{+6}$ (или $\text{H}_2\text{SO}_4$ )

Источник: ФИПИ