.
Давайте разберём задачу с использованием метода электронного баланса для уравнения реакции:
\[ \text{SO}_2 + \text{KMnO}_4 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{MnSO}_4 + \text{H}_2\text{SO}_4 \]
Шаг 1: Определение степеней окисления
- SO₂: сера (S) в степени окисления +4.
- KMnO₄: марганец (Mn) в степени окисления +7.
- K₂SO₄: сера (S) в степени окисления +6.
- MnSO₄: марганец (Mn) в степени окисления +2.
Шаг 2: Полуреакции окисления и восстановления
Окисление: \[ \text{SO}_2 \rightarrow \text{SO}_4^{2-} \] Изменение степени окисления для S: \( +4 \rightarrow +6 \)
Восстановление: \[ \text{MnO}_4^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} \] Изменение степени окисления для Mn: \( +7 \rightarrow +2 \)
Шаг 3: Балансировка электронов
Окисление: \[ \text{SO}_2 \rightarrow \text{SO}_4^{2-} + 2e^- \]
Восстановление: \[ \text{MnO}_4^- + 5e^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} \]
Шаг 4: Уравнивание электронов
Наименьшее общее кратное для 2 и 5 — это 10. Умножаем первую полуреакцию на 5, а вторую — на 2:
Окисление: \[ 5\text{SO}_2 \rightarrow 5\text{SO}_4^{2-} + 10e^- \]
Восстановление: \[ 2\text{MnO}_4^- + 10e^- \rightarrow 2\text{Mn}^{2+} \]
Шаг 5: Составление уравнения
Соединяем обе полуреакции:
\[ 5\text{SO}_2 + 2\text{MnO}_4^- + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 5\text{SO}_4^{2-} + 2\text{Mn}^{2+} \]
Шаг 6: Балансировка по массе
Добавляем ионы и молекулы для балансировки полных формул продуктов:
Балансировка ионов калия (K⁺): \[ 2\text{K}^+ \]
Балансировка водородных ионов и воды: Добавляем 2 молекулы воды справа для компенсации в кислой среде: \[ 8 \text{H}_2\text{O} \]
Полное уравнение: \[ 5\text{SO}_2 + 2\text{KMnO}_4 + 2 \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_4 + 2\text{MnSO}_4 + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \]
Шаг 7: Определение окислителя и восстановителя
- Окислитель (тот, кто восстанавливается): \(\text{KMnO}_4\)
- Восстановитель (тот, кто окисляется): \(\text{SO}_2\)
Таким образом, мы составили уравнение реакции и определили окислитель и восстановитель, используя метод электронного баланса.
