Задание №20 — Химические реакции

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