4. (Углубленный) Методом электронного баланса подберите коэффициенты в реакциях, укажите восстановитель, окислитель и тип окислительно-восстановительной реакции: а) KIO3 + Cl2 + KOH → K5IO6 + KCl + H2O; б) Na2SO3 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Na2SO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O; в) Pb + PbO2 + H2SO4 → PbSO4 + H2O; г) Al + Fe2O3 → Al2O3 + Fe; д) Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O.
Для подбора коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях с помощью метода электронного баланса необходимо:
- Определить окислитель и восстановитель.
- Определить, как изменяется степень окисления элементов в ходе реакции.
- Сбалансировать количество электронов, отдаваемых восстановителем и принимаемых окислителем.
- Подобрать коэффициенты для остальных реактивов так, чтобы баланс масс был соблюден.
а) \( KIO_3 + Cl_2 + KOH \rightarrow K_5IO_6 + KCl + H_2O \)
Окислитель: \( IO_3^- \) (иод из степени окисления +5 переходит в +7) Восстановитель: \( Cl_2 \) (хлор из степени окисления 0 переходит в -1)
Электронный баланс для йодат-иона: \( IO_3^- + 2e^- \rightarrow IO_6^{5-} \)
Электронный баланс для хлора: \( Cl_2 + 2e^- \rightarrow 2Cl^- \)
Из уравнения для йодата следует, что 1 моль \( IO_3^- \) получает 2 моль электронов, и чтобы сбалансировать электроны, принимаемые \( IO_3^- \), нам нужно 2 моль \( Cl_2 \), так как каждый моль \( Cl_2 \) может отдать 2 моль электронов в реакции.
Теперь сбалансируем остальные атомы. В правой части у нас есть 5 моль \( K^+ \) от \( K_5IO_6 \) и ещё моль от \( KCl \), так что нам нужно 6 моль \( KOH \) для сохранения баланса калия. Баланс кислорода и водорода сбалансируем через добавление необходимого количества воды и \( KOH \).
Сбалансированное уравнение: \( 2(KIO_3) + 5(Cl_2) + 6(KOH) \rightarrow 2(K_5IO_6) + 10(KCl) + 3(H_2O) \)
б) \( Na_2SO_3 + K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O \)
