Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакции. Определите окислитель и восстановитель: a) KMnO4 + SnSO4 + ... = MnSO4 + Sn(SO4)2 + .... + H2O

Задача: использовать метод электронного баланса (баланс по электронам), составить уравнение реакции и определить окислитель и восстановитель для пары KMnO4 + SnSO4 + ... = MnSO4 + Sn(SO4)2 + ... + H2O.

1. Определяем изменения степеней окисления

• В MnO4- манган в степ. окисления +7. В MnSO4 он образуется как Mn2+. Значит манган восстанавливается: MnO4- (-VII) → Mn2+ (+II). Преобразование даёт 5 электронов, принятых MnO4-.
• SnSO4 содержит Sn во вт. степ. окисления +2. В Sn(SO4)2 Sn становится +4. Значит сурьма восстанавливается (оксидант Sn2+ → Sn4+), отдавая 2 электрона.

Итак:

• Восстановитель: Sn2+ (из SnSO4) — он отдает 2 электрона.
• Окислитель: MnO4- (из KMnO4) — принимает 5 электронов.

2. Балансируем электроны (полугруппы реакции) Полуреакции в кислой среде:

• Снижение: MnO4- + 8 H+ + 5 e- → Mn2+ + 4 H2O
• Окисление: Sn2+ → Sn4+ + 2 e-

Умножим, чтобы числа электронов совпали:

• Окисление умножим на 5: 5 Sn2+ → 5 Sn4+ + 10 e-
• Снижение умножим на 2: 2 MnO4- + 16 H+ + 10 e- → 2 Mn2+ + 8 H2O

Сумма баланса электронов даёт безэлектронное уравнение: 2 MnO4- + 16 H+ + 5 Sn2+ → 2 Mn2+ + 8 H2O + 5 Sn4+

3. Перевод в молекулярное уравнение (с учетом KMnO4, SnSO4, H2SO4) Преобразуем и введём ионические пары в молекулярные:

• KMnO4 даёт MnO4- и K+.
• SnSO4 даёт Sn2+ и SO4^2-.
• H2SO4 даёт H+ и SO4^2-.
• Продукты MnSO4, Sn(SO4)2, K2SO4 и H2O — это все молекулы/слитные соли.

Балансируем на основе полученного ионного уравнения: 2 MnO4- + 16 H+ + 5 Sn2+ → 2 Mn2+ + 8 H2O + 5 Sn4+

Замещаем ионы соответствующими веществами:

• MnO4- из KMnO4: нужно 2 молекулы KMnO4.
• Sn2+ из SnSO4: нужно 5 молекул SnSO4.
• H+ из кислоты H2SO4: 16 H+ → 8 молекул H2SO4 (потому что каждая H2SO4 даёт 2 H+ и 1 SO4^2-).
• Продукты: Mn2+ образует MnSO4, Sn4+ образует Sn(SO4)2, K+ образует K2SO4, вода образуется как H2O.

Получаем целое целочисленное уравнение: 2 KMnO4 + 5 SnSO4 + 8 H2SO4 → 2 MnSO4 + 5 Sn(SO4)2 + K2SO4 + 8 H2O

4. Проверка баланса по элементам и зарядам

• K: слева 2, справа в K2SO4 – 2. Баланс.
• Sn: слева 5 Sn (из SnSO4), справа 5 Sn в Sn(SO4)2. Баланс.
• Mn: слева 2 Mn (из KMnO4), справа 2 Mn в MnSO4. Баланс.
• S: слева S из SnSO4 (5) и из H2SO4 (8) → 13. Справа: MnSO4 (2) + Sn(SO4)2 (2×5 = 10) + K2SO4 (1) → 13. Баланс.
• H: слева 8 H2SO4 дает 16 H; справа 8 H2O дает 16 H. Баланс.
• O: слева 2 KMnO4 (8 O) + 5 SnSO4 (20 O) + 8 H2SO4 (32 O) = 60 O; справа MnSO4 (2×4 = 8 O) + Sn(SO4)2 (5×8 = 40 O) + K2SO4 (4 O) + 8 H2O (8 O) = 60 O. Баланс.

5. Ответ

• Уравнение реакции (полное молекулярное, в кислой среде): 2 KMnO4 + 5 SnSO4 + 8 H2SO4 → 2 MnSO4 + 5 Sn(SO4)2 + K2SO4 + 8 H2O

• Окислитель: KMnO4 (MnO4-, манган(VII) в реагенте) — он восстанавливается до MnSO4 (Mn2+).

• Восстановитель: SnSO4 (Sn2+) — он окисляется до Sn(SO4)2 ( Sn4+).

Если нужна более компактная запись без молекулярных формул жесткими коэффициентами, можно привести в ионной форме, но данное уравнение даёт наглядную балансировку и все участники учтены.