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 оксиде меди(I) $Cu_2^{+1}O^{-2}$ медь имеет степень окисления $+1$.
В серной кислоте $H_2S^{+6}O_4$ сера имеет степень окисления $+6$.
В сульфате меди(II) $Cu^{+2}S^{+6}O_4$ медь переходит в степень окисления $+2$.
В оксиде серы(IV) $S^{+4}O_2$ сера переходит в степень окисления $+4$.

2. Составим электронный баланс, учитывая количество атомов в исходных веществах:
Восстановитель: $2Cu^{+1} - 2e^{-} \rightarrow 2Cu^{+2}$ (процесс окисления)
Окислитель: $S^{+6} + 2e^{-} \rightarrow S^{+4}$ (процесс восстановления)

3. Подберем множители для уравнивания количества отданных и принятых электронов:
Количество электронов в обоих процессах равно 2, поэтому дополнительные множители — 1 и 1.
$1 \cdot (2Cu^{+1} - 2e^{-} \rightarrow 2Cu^{+2})$
$1 \cdot (S^{+6} + 2e^{-} \rightarrow S^{+4})$

4. Перенесем коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $Cu_2O$ ставим коэффициент 1 (не пишется).
Перед $CuSO_4$ ставим коэффициент 2 (так как в $Cu_2O$ было два атома меди).
Перед $SO_2$ ставим коэффициент 1.
Теперь посчитаем общее количество серы в правой части: 2 атома в $2CuSO_4$ и 1 атом в $SO_2$, итого 3 атома. Значит, перед $H_2SO_4$ ставим коэффициент 3.
Уравняем водород: в левой части 6 атомов ($3 \cdot 2$), значит, перед $H_2O$ ставим коэффициент 3.

Итоговое уравнение:
$Cu_2O + 3H_2SO_4 = SO_2 + 2CuSO_4 + 3H_2O$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Медь в степени окисления $+1$ (или вещество $Cu_2O$) отдает электроны, значит, является восстановителем.
Сера в степени окисления $+6$ (или вещество $H_2SO_4$) принимает электроны, значит, является окислителем.

Ответ:
$Cu_2O + 3H_2SO_4 = SO_2 + 2CuSO_4 + 3H_2O$
$Cu^{+1}$ ($Cu_2O$) — восстановитель;
$S^{+6}$ ($H_2SO_4$) — окислитель.

Источник: ФИПИ