Подобрать коэффициенты ионно-электронным способом, указать окислитель, восстановитель: KI + H2SO4 + KMnO4 → I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
Давайте подробно разберем задачу по подбору коэффициентов ионно-электронным способом, определить окислитель и восстановитель в реакции.
Дано: \[ \mathrm{KI} + \mathrm{H_2SO_4} + \mathrm{KMnO_4} \rightarrow \mathrm{I_2} + \mathrm{MnSO_4} + \mathrm{K_2SO_4} + \mathrm{H_2O} \]
Шаг 1. Определить степени окисления элементов
- В иодиде \(\mathrm{KI}\): I = \(-1\)
- В \(\mathrm{I_2}\): I = 0 (элемент)
- В \(\mathrm{MnO_4^-}\) (переходный элемент): Mn = +7
- В \(\mathrm{MnSO_4}\): Mn = +2
- В \(\mathrm{H_2SO_4}\): S = +6, H = +1, O = -2
- В \(\mathrm{K_2SO_4}\): S = +6, K = +1
Шаг 2. Определить окислители и восстановители
- Иод в \(\mathrm{KI}\): Иод (\(-1\)) переходит в элементарный I₂ (0) — окисляется → восстановитель.
- Медь в \(\mathrm{KMnO_4}\): Mn повышается с +7 до +2 → восстановитель (его восстанавливают).
- Важно определить, кто кого окисляет и кто восстанавливает.
Шаг 3. Записать ионно-электронные уравнения
Окисление (I⁻ → I₂):
\[ 2 I^- \rightarrow I_2 + 2 e^- \]
Восстановление (MnO₄⁻ → Mn²⁺):
\[ \mathrm{MnO_4^-} + 8 H^+ + 5 e^- \rightarrow \mathrm{Mn^{2+}} + 4 H_2O \]
(учитываем его кислую среду: H₂SO₄)
Шаг 4. Балансировка электрохимических уравнений
Для балансировки нужно привести количество электронов:
- В окислении: 2 иона I⁻ отдают 2 e⁻.
- В восстановлении: MnO₄⁻ принимает 5 e⁻.
Чтобы сбалансировать электроны, находящихся в уравнениях:
\[ \text{Умножим окислительную реакцию на 5:} \] \[ 10 I^- \rightarrow 5 I_2 + 10 e^- \]
\[ \text{Восстановительную реакцию на 2:} \] \[ 2 \mathrm{MnO_4^-} + 16 H^+ + 10 e^- \rightarrow 2 \mathrm{Mn^{2+}} + 8 H_2O \]
Шаг 5. Учесть ионное уравнение в растворе
Подставим в реакции кисломолекулу:
- Для реакции с \(\mathrm{MnO_4^-}\): \(\mathrm{H_2SO_4}\) обеспечивает \(H^+\).
Шаг 6. Восстановительные уравнения с ионами
Объединим:
\[ 2 \mathrm{MnO_4^-} + 16 H^+ + 10 e^- \rightarrow 2 \mathrm{Mn^{2+}} + 8 H_2O \] \[ 10 I^- \rightarrow 5 I_2 + 10 e^- \]
Объединим:
\[ 2 \mathrm{MnO_4^-} + 16 H^+ + 10 I^- \rightarrow 2 \mathrm{Mn^{2+}} + 8 H_2O + 5 I_2 \]
Шаг 7. Объемная формула реакции
Теперь считаем исходные вещества:
\[ \mathrm{KI} \rightarrow I^-, \quad \mathrm{K^+} \]
\[ \mathrm{K_2SO_4} \rightarrow 2 K^+, \quad \mathrm{SO_4^{2-}} \]
\[ \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow 2 H^+ + \mathrm{SO_4^{2-}} \]
\[ \mathrm{KMnO_4} \rightarrow \mathrm{K^+} + \mathrm{MnO_4^-} \]
Шаг 8. Итоговая подборка коэффициентов
- Для балансировки между веществами:
\[ \begin{aligned} &\mathrm{2 KMnO_4} + \mathrm{16 H_2SO_4} + \mathrm{10 KI} \rightarrow \\ &\mathrm{5 I_2} + \mathrm{2 MnSO_4} + \mathrm{8 K_2SO_4} + \mathrm{8 H_2O} \end{aligned} \]
(обратите внимание, что для каждого вещества сделана корректная балансировка).
Ответ:
Ионно-электронное уравнение:
\[ 2 \mathrm{MnO_4^-} + 16 H^+ + 10 I^- \rightarrow 2 \mathrm{Mn^{2+}} + 8 H_2O + 5 I_2 \]
Коэффициенты в общем уравнении:
\[ \boxed{ 2\, \mathrm{KMnO_4} + 16\, \mathrm{H_2SO_4} + 10\, \mathrm{KI} \rightarrow 5\, \mathrm{I_2} + 2\, \mathrm{MnSO_4} + 8\, \mathrm{K_2SO_4} + 8\, \mathrm{H_2O} } \]
Отношения (стохиеметрия):
- Окислитель: \(\mathrm{MnO_4^-}\) (свинец \(\mathrm{KMnO_4}\))
- Восстановитель: иодид \(\mathrm{I^-}\) из \(\mathrm{KI}\).
Если нужно, могу помочь с более детальными объяснениями или перейти к другим аспектам реакции!
