Давайте подробно разберем каждую задачу по порядку, используя метод электронного баланса, и определим окислитель и восстановитель.
Задача 1: Реакция с участием H2SO4 и Cu2O
Уравнение: \[ \mathrm{H_2SO_4 + Cu_2O \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + H_2O} \]
Шаг 1: Запишем полуреакции окисления и восстановления
- Анализируем продукты и исходные вещества.
- Заметим, что:
- Cu в Cu2O обычно окисляется до Cu^2+ в CuSO4.
- SO4 (сульфат) — это окислитель, его роль — удерживать кислоту.
- SO2 — продукт восстановления серной кислоты, где S восстанавливается из +6 до +4.
- Выделим и запишем полуреакции.
Восстановление (серной кислоты): \[ \mathrm{H_2SO_4 \rightarrow SO_2} \] Здесь серная кислота восстанавливается.
Окисление (кубика окисления): \[ \mathrm{Cu_2O \rightarrow Cu^{2+}} \] Это окисление меди из +1 до +2.
Шаг 2: Запись полуреакций
Восстановление серной кислоты: \[ \mathrm{H_2SO_4 + 2e^- \rightarrow SO_2 + 2H^+} \]
Окисление Cu: \[ \mathrm{Cu_2O + 2OH^- \rightarrow 2Cu^{2+} + H_2O + 2e^-} \]
Но, для упрощения, можно рассматривать реакции с учетом кислотной среды. В данном случае проще взять реакцию:
Общая реакция по электронному балансу:
\[ \begin{aligned} \text{Восстановление:} \quad & \mathrm{H_2SO_4 + 2e^- \rightarrow SO_2 + 2H^+} \\ \text{Окисление:} \quad & \mathrm{Cu_2O + 2H^+ \rightarrow 2Cu^{2+} + H_2O + 2e^-} \end{aligned} \]
Шаг 3: Балансировка и итоговое уравнение
Общая реакция (учитывая электролитическое равновесие):
\[ \mathrm{H_2SO_4 + Cu_2O \rightarrow 2CuSO_4 + SO_2 + H_2O} \]
Итак:
Окислитель: \(\mathrm{H_2SO_4}\) (его часть восстанавливается до SO2, S восстанавливается с +6 до +4).
Восстановитель: \(\mathrm{Cu_2O}\), окисляется до \(\mathrm{Cu^{2+}}\).
Задача 2: Реакция с K2Cr2O7 и H2SO4
Исходная схема:
\[ \mathrm{SO_2 + K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + H_2O} \]
Шаг 1: Оценка окислителя и восстановителя
- \(\mathrm{K_2Cr_2O_7}\) — сильный окислитель, где Cr находится в +6.
- \(\mathrm{SO_2}\) — восстановитель, где S в +4.
Шаг 2: Полуреакции
Восстановление \(\mathrm{SO_2}\): \[ \mathrm{SO_2 + 2H_2O \rightarrow SO_4^{2-} + 4H^+ + 2e^-} \]
Окисление \(\mathrm{Cr^{6+}}\) до \(\mathrm{Cr^{3+}}\): \[ \mathrm{Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- \rightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O} \]
Шаг 3: Балансировка по электронам
Чтобы реакции согласовать, умножим полуреакцию восстановления SO2 на 3, а окисление Cr — на 2, чтобы было одинаковое число электронов:
Восстановление: \[ 3(SO_2 + 2H_2O \rightarrow SO_4^{2-} + 4H^+ + 2e^-) \] \[ 3SO_2 + 6H_2O \rightarrow 3SO_4^{2-} + 12H^+ + 6e^- \]
Окисление: \[ 2(Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- \rightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O) \] \[ 2Cr_2O_7^{2-} + 28H^+ + 12e^- \rightarrow 4Cr^{3+} + 14H_2O \]
Обратите внимание, что в реакции участвуют и ионы \(\mathrm{K^+}\) и \(\mathrm{SO_4^{2-}}\), образующие сульфаты.
Итоговое уравнение:
Объединяя и учитывая соли, реакция сохраниет баланс:
\[ 3SO_2 + 2Cr_2O_7^{2-} + 8H_2SO_4 \rightarrow 3SO_4^{2-} + 4Cr^{3+} + 8H_2O \]
Итак, окислитель: K2Cr2O7, восстановитель: SO2.
Задача 3: Реакция NaBr и H2SO4
Исходная схема:
\[ \mathrm{NaBr + H_2SO_4 \rightarrow Br_2 + SO_2 + Na_2SO_4 + H_2O} \]
Шаг 1: Определим окислитель и восстановитель
- \(\mathrm{NaBr}\) — восстановитель, где Br в -1.
- Вещество, которое окисляет Br до \(\mathrm{Br_2}\), — H2SO4, в особенности серо-кислота, в которой S восстанавливается из +6 до +4 в SO2.
Шаг 2: Полуреакции
Восстановление Br: \[ 2Br^- \rightarrow Br_2 + 2e^- \]
Окисление S в H2SO4: \[ H_2SO_4 + 2e^- \rightarrow SO_2 + 2H^+ \]
Шаг 3: Балансировка
Балансируем электроны:
Восстановление: \[ 2Br^- \rightarrow Br_2 + 2e^- \]
Окисление: \[ H_2SO_4 + 2e^- \rightarrow SO_2 + 2H^+ \]
Объединяем реакции:
\[ 2Br^- + H_2SO_4 \rightarrow Br_2 + SO_2 + 2H^+ \]
И, добавляя ионы натрия и сульфаты, получаем итоговую реакцию:
\[ NaBr + H_2SO_4 \rightarrow Br_2 + Na_2SO_4 + H_2O \]
Итоговые ответы:
1. Реакция с H₂SO₄ и Cu₂O
- Окислитель: H₂SO₄
- Восстановитель: Cu₂O
2. Реакция с K₂Cr₂O₇ и H₂SO₄
- Окислитель: K₂Cr₂O₇
- Восстановитель: SO₂
3. Реакция с NaBr и H₂SO₄
- Окислитель: H₂SO₄
- Восстановитель: NaBr
Если нужно более подробно — обращайтесь!