NaNO2 + KMnO4 +H2SO4 --->NO2 + K2SO4 +Na2SO4 + MnSO4 + H2O

Задача по химии 11 класса. Цель: понять процесс балансировки и понять, что происходит в реакции. Виды реакции: оксидант растворимой permanganатной кислоты ( KMnO4 в кислой среде) окисляет ион нитрита (NO2−) до NO2, а сам MnO4− восстанавливается до Mn2+. В кислой среде NO2− превращается в газ NO2, а с растворёнными ионами образуются соли с сульфатами. 1) Полуреакции redox (в кислой среде) - Восстановление мангана: MnO4− + 8 H+ + 5 e− → Mn2+ + 4 H2O - Окисление нитрит-ионa: NO2− → NO2 + e− Умножим вторую полуреакцию на 5, чтобы передать 5 электронов: 5 NO2− → 5 NO2 + 5 e− Суммируем обе полуреакции: MnO4− + 8 H+ + 5 NO2− → Mn2+ + 4 H2O + 5 NO2 Это чистая ионная (net ionic) форма реакции, которая идёт в кислотной среде. 2) Перевод на молекулярную форму (с учётом катионов в реагентах) Данные реагенты: - NaNO2 обеспечивает NO2− и Na+. - KMnO4 обеспечивает MnO4− и K+. - H2SO4 обеспечивает H+ и SO4^2− (в растворе H2SO4 диссоциирует на 2 H+ и SO4^2−). Необходимо подобрать коэффициенты a, b, c для: - NaNO2: a моль - KMnO4: b моль - H2SO4: c моль И образовавшиеся продукты: - NO2: x моль - K2SO4: y моль - Na2SO4: z моль - MnSO4: w моль - H2O: t моль Балансируем атомы по всем элементам: N: a = x K: b = 2y Mn: b = w Na: a = 2z S: c = y + z + w H: 2c = 2t => t = c O: 2a + 4b + 4c = 2x + 4y + 4z + 4w + t Из первых четырех равенств: x = a w = b y = b/2 z = a/2 Из равенства S: c = y + z + w = b/2 + a/2 + b = (a + 3b)/2 Из баланса кислорода: 2a + 4b + 4c = 2x + 4y + 4z + 4w + t Подставляем x, y, z, w, t: 2a + 4b + 4c = 2a + 4*(b/2) + 4*(a/2) + 4b + c 4a + 6b + c = 2a + 4b + 4c 2a + 2b = 3c => c = (2a + 2b)/3 Совместим оба выражения для c: (a + 3b)/2 = (2a + 2b)/3 5b = a Возьмём наименьшие целые коэффициенты, удовлетворяющие этим отношениям, например b = 2, тогда a = 10, c = 8. Получаем: - a = 10 NaNO2 - b = 2 KMnO4 - c = 8 H2SO4 - x = a = 10 - y = b/2 = 1 - z = a/2 = 5 - w = b = 2 - t = c = 8 3) Запись окончательного уравнения Молекулярная сбалансированная реакция: 10 NaNO2 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 → 10 NO2 + K2SO4 + 5 Na2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O 4) Короткая проверка - Натрий: слева 10 NaNO2 → справа 5 Na2SO4 содержит 10 Na. OK. - Калий: слева 2 KMnO4 → справа K2SO4 содержит 2 K. OK. - Марганец: слева 2 KMnO4 → справа 2 MnSO4. OK. - Азот: слева 10 NaNO2 (10 N) → справа 10 NO2 (10 N). OK. - Сера: слева 8 H2SO4 (8 S) → справа K2SO4 (1 S) + 5 Na2SO4 (5 S) + 2 MnSO4 (2 S) = 8 S. OK. - Водород и кислород тоже сбалансированы (проверяется по умолчанию). Связанные замечания: - NO2 здесь обычно выделяется газом в процессе реакции. - Реакция происходит в кислой среде (необходима H+ для восстановления MnO4− до Mn2+). - Будьте осторожны: NO2 токсичен. Итого: детальное решение и итоговое сбалансированное уравнение приведены выше. Если хотите, могу привести альтернативный подход (как представить через чисто ионную схему и затем восстановить молекулярную форму).