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 азотной кислоте $\text{H}\overset{+1}{\text{N}}\overset{+5}{\text{O}}_3^{-2}$ азот имеет степень окисления $+5$. В оксиде азота $\overset{+2}{\text{N}}\overset{-2}{\text{O}}$ азот имеет степень окисления $+2$.
В сульфите калия $\text{K}_2^{+1}\overset{+4}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_3$ сера имеет степень окисления $+4$. В сульфате калия $\text{K}_2^{+1}\overset{+6}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4$ сера имеет степень окисления $+6$.

2. Составим уравнения процессов окисления и восстановления (электронный баланс):
Сера повышает степень окисления, отдавая электроны (процесс окисления):
$\text{S}^{+4} - 2\bar{e} \rightarrow \text{S}^{+6}$
Азот понижает степень окисления, принимая электроны (процесс восстановления):
$\text{N}^{+5} + 3\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+2}$

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов.
Для 2 и 3 это число 6.
Коэффициент для серы: $6 : 2 = 3$.
Коэффициент для азота: $6 : 3 = 2$.

4. Перенесём полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед веществами, содержащими серу ($\text{K}_2\text{SO}_3$ и $\text{K}_2\text{SO}_4$), ставим коэффициент 3.
Перед веществами, содержащими азот ($\text{HNO}_3$ и $\text{NO}$), ставим коэффициент 2.
$2\text{HNO}_3 + 3\text{K}_2\text{SO}_3 \rightarrow 3\text{K}_2\text{SO}_4 + 2\text{NO} + \text{H}_2\text{O}$

5. Проверим число атомов водорода и кислорода.
Слева 2 атома водорода (в $2\text{HNO}_3$), справа 2 атома водорода (в $\text{H}_2\text{O}$).
Слева кислорода: $2 \cdot 3 + 3 \cdot 3 = 6 + 9 = 15$.
Справа кислорода: $3 \cdot 4 + 2 \cdot 1 + 1 = 12 + 2 + 1 = 15$.
Коэффициенты расставлены верно.

6. Укажем окислитель и восстановитель:
Азот в степени окисления $+5$ (или $\text{HNO}_3$) принимает электроны, значит, он является окислителем.
Сера в степени окисления $+4$ (или $\text{K}_2\text{SO}_3$) отдает электроны, значит, она является восстановителем.

Ответ:
$2\text{HNO}_3 + 3\text{K}_2\text{SO}_3 = 3\text{K}_2\text{SO}_4 + 2\text{NO} + \text{H}_2\text{O}$
Окислитель: $\text{HNO}_3$ (или $\text{N}^{+5}$)
Восстановитель: $\text{K}_2\text{SO}_3$ (или $\text{S}^{+4}$)

Источник: ФИПИ