NaI + K2Cr2O7 + H2SO4 = Na2SO4 + I2 + CrI3 + K2SO4 + H2O
Задача: сбалансировать реакцию NaI + K2Cr2O7 + H2SO4 → Na2SO4 + I2 + CrI3 + K2SO4 + H2O
Этот процесс можно разобрать как окислительно-восстановительную реакцию в кислой среде. Ниже пошагово пройдем через балансировку.
- Запишем окислительно-восстановительные полуреакции
Окисление: иодид I− переходит в молекулярный йод I2. 2 I− → I2 + 2 e−
Восстановление: перманганат(и) dichromate Cr2O7^2− восстанавливается до Cr3+ в кислой среде. Cr2O7^2− + 14 H+ + 6 e− → 2 Cr3+ + 7 H2O
- Балансируем электроны Чтобы електроны совпали, умножим окислительную реакцию на 3: 6 I− → 3 I2 + 6 e−
И сложим с восстановления: Cr2O7^2− + 14 H+ + 6 I− → 2 Cr3+ + 7 H2O + 3 I2
Это ионное уравнение баланса, где ионы и вода учтены корректно по зарядам и атомам.
- Приведение к молекулярной форме с учетом исходных реагентов Ионы в исходной смеси приходят из конкретных веществ:
- I−: из NaI
- Cr2O7^2−: из K2Cr2O7
- H+: из H2SO4 (кислота в водной среде)
Также в продуктах встречаются ионы в виде солей Na2SO4 и K2SO4, поэтому удобнее перейти к целиком молекулярной форме, вводя коэффициенты перед всеми веществами.
- Введем коэффициенты и составим систему баланса Обозначим коэффициенты так:
- a NaI
- b K2Cr2O7
- c H2SO4
- d Na2SO4
- e I2
- f CrI3
- g K2SO4
- h H2O
Балансируем атомы и заряды по всем элементам:
- Na: a = 2 d
- K: 2 b = 2 g → g = b
- Cr: 2 b = f
- I: a = 2 e + 3 f
- H: 2 c = 2 h → h = c
- S: c = d + g
- O: 7 b + 4 c = 4 d + 4 g + h
Сократим систему, используя relations:
- f = 2 b
- g = b
- h = c
- c = d + g = d + b
- Подставив в Oxygen-баланс и пользуясь c = d + b, находим d = 6 b, затем c = 7 b, h = 7 b
- Из oкружной формулы a = 2 d получаем a = 12 b
- Проверяем через I-баланс: a = 2 e + 3 f → 12 b = 2 e + 3(2 b) = 2 e + 6 b → e = 3 b
Итого, все коэффициенты в зависимости от параметра b:
- a = 12 b
- b = b
- c = 7 b
- d = 6 b
- e = 3 b
- f = 2 b
- g = b
- h = 7 b
Берём наименьшее целое b = 1. Получаем окончательно сбалансированное уравнение:
12 NaI + K2Cr2O7 + 7 H2SO4 → 6 Na2SO4 + 3 I2 + 2 CrI3 + K2SO4 + 7 H2O
- Проверка баланса атомов
- Na: 12 в NaI слева; 6 Na2SO4 дают 12 Na справа — нормально.
- I: 12 I слева в NaI; справа: 3 I2 даёт 6 I и 2 CrI3 даёт 6 I — всего 12 — нормально.
- K: 2 K в K2Cr2O7 слева; K2SO4 слева и справа согласованы (g = 1 → 1 единица K2SO4 справа даёт 2 K).
- Cr: 2 Cr в K2Cr2O7 слева; 2 Cr в CrI3 справа — нормально.
- S: 7 H2SO4 слева; 6 Na2SO4 и 1 K2SO4 слева дают 6+1 = 7 серий SO4^2− — нормально.
- H: 7 H2SO4 слева дают 14 H; 7 H2O справа дают 14 H — нормально.
- O: слева 7 O на K2Cr2O7 и 7×4 = 28 O на H2SO4 сумма 35 O; справа 6×4 = 24 O в Na2SO4, 1×4 = 4 O в K2SO4 и 7×1 = 7 O в H2O, суммарно 35 O — нормально.
- Итог Балансированное уравнение: 12 NaI + K2Cr2O7 + 7 H2SO4 → 6 Na2SO4 + 3 I2 + 2 CrI3 + K2SO4 + 7 H2O
Зачем это полезно:
- Пошагово видно, как перераспределяются окислители/восстановители (I− окисляется до I2, Cr в dichromate восстанавливается до Cr3+ и далее может образовать CrI3 в присутствии I−).
- Учтены все катионы и анионы (Na+, K+, SO4^2−), поэтому получился целый молекулярный уравнение, отражающее реальный процесс в растворе.
Если хочешь, могу разобрать аналогичную задачу с другим набором коэффициентов или разобрать физическую часть образования CrI3 в растворе.
