Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют:
В левой части уравнения:
В серной кислоте $H_{2}\overset{+6}{S}O_{4}$ сера имеет степень окисления $+6$.
Цинк $\overset{0}{Zn}$ — простое вещество, его степень окисления равна $0$.
В правой части уравнения:
В сульфате цинка $\overset{+2}{Zn}SO_{4}$ цинк имеет степень окисления $+2$.
В сероводороде $H_{2}\overset{-2}{S}$ сера имеет степень окисления $-2$.

2. Составим электронный баланс:
Выпишем процессы отдачи и принятия электронов:
Восстановитель: $\overset{0}{Zn} - 2\bar{e} \rightarrow \overset{+2}{Zn}$ (процесс окисления)
Окислитель: $\overset{+6}{S} + 8\bar{e} \rightarrow \overset{-2}{S}$ (процесс восстановления)

Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Это число $8$.
Разделим его на количество электронов в каждом процессе:
Для цинка: $8 / 2 = 4$ (коэффициент перед цинком)
Для серы: $8 / 8 = 1$ (коэффициент перед серой, которая изменила степень окисления)

3. Расставим коэффициенты в уравнении:
Поставим коэффициент $4$ перед $Zn$ и $ZnSO_{4}$:
$4Zn + H_{2}SO_{4} \rightarrow 4ZnSO_{4} + H_{2}S + H_{2}O$
Теперь посчитаем общее количество атомов серы в правой части: $4$ атома в $4ZnSO_{4}$ и $1$ атом в $H_{2}S$, итого $5$ атомов. Значит, перед $H_{2}SO_{4}$ ставим коэффициент $5$:
$4Zn + 5H_{2}SO_{4} \rightarrow 4ZnSO_{4} + H_{2}S + H_{2}O$
Посчитаем водород слева: $5 \cdot 2 = 10$ атомов. Справа $2$ атома уже есть в $H_{2}S$. Остаётся $8$ атомов, значит, перед водой $H_{2}O$ ставим коэффициент $4$:
$4Zn + 5H_{2}SO_{4} = 4ZnSO_{4} + H_{2}S + 4H_{2}O$
Проверим кислород: слева $5 \cdot 4 = 20$, справа $4 \cdot 4 + 4 = 20$. Уравнение составлено верно.

4. Укажем окислитель и восстановитель:
Восстановитель — $Zn$ (или $Zn^{0}$) за счёт повышения степени окисления.
Окислитель — $H_{2}SO_{4}$ (или $S^{+6}$) за счёт понижения степени окисления.

Ответ:
$4Zn + 5H_{2}SO_{4} = 4ZnSO_{4} + H_{2}S + 4H_{2}O$
$Zn$ — восстановитель
$H_{2}SO_{4}$ (за счёт $S^{+6}$) — окислитель

Источник: ФИПИ