Номер 4, страница 218 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. Составьте уравнения реакций, пользуясь алгоритмом, приведённым в параграфе.

a) $ \text{CuS} + \text{HNO}_3(\text{разб.}) \rightarrow \text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + \text{S} + \text{NO} + \text{H}_2\text{O} $

б) $ \text{K}_2\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 + \text{KMnO}_4 \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{MnSO}_4 + \dots $

а) $CuS + HNO_{3}(разб.) \rightarrow Cu(NO_{3})_{2} + S + NO + H_{2}O$

Решение

Для того чтобы уравнять эту окислительно-восстановительную реакцию, воспользуемся методом электронного баланса.

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$Cu^{+2}S^{-2} + H^{+1}N^{+5}O^{-2}_{3} \rightarrow Cu^{+2}(N^{+5}O^{-2}_{3})_{2} + S^{0} + N^{+2}O^{-2} + H^{+1}_{2}O^{-2}$

Степень окисления меняют сера (S) и азот (N).

2. Составим полуреакции окисления и восстановления:

Восстановитель: $S^{-2} - 2e^{-} \rightarrow S^{0}$ (окисление)

Окислитель: $N^{+5} + 3e^{-} \rightarrow N^{+2}$ (восстановление)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов (2 и 3), оно равно 6. Расставим коэффициенты для баланса электронов:

$S^{-2} - 2e^{-} \rightarrow S^{0}$ | 3

$N^{+5} + 3e^{-} \rightarrow N^{+2}$ | 2

Таким образом, перед соединениями с серой ($CuS$ и $S$) ставим коэффициент 3, а перед соединениями с азотом, изменившим степень окисления ($NO$), ставим коэффициент 2.

$3CuS + HNO_{3} \rightarrow Cu(NO_{3})_{2} + 3S + 2NO + H_{2}O$

4. Уравняем остальные элементы. Сначала уравняем медь (Cu): слева 3 атома, значит и справа должно быть 3. Ставим коэффициент 3 перед $Cu(NO_{3})_{2}$:

$3CuS + HNO_{3} \rightarrow 3Cu(NO_{3})_{2} + 3S + 2NO + H_{2}O$

5. Теперь уравняем азот (N). Справа у нас $3 \times 2 = 6$ атомов N в $Cu(NO_{3})_{2}$ и 2 атома N в $NO$, итого $6 + 2 = 8$ атомов. Следовательно, перед $HNO_{3}$ ставим коэффициент 8, так как азотная кислота является и окислителем, и средой для образования соли.

$3CuS + 8HNO_{3} \rightarrow 3Cu(NO_{3})_{2} + 3S + 2NO + H_{2}O$

6. В последнюю очередь уравняем водород (H) и проверим по кислороду (O). Слева 8 атомов H, значит перед $H_{2}O$ ставим коэффициент 4:

$3CuS + 8HNO_{3} \rightarrow 3Cu(NO_{3})_{2} + 3S + 2NO + 4H_{2}O$

Проверка по кислороду: слева $8 \times 3 = 24$ атома О. Справа $3 \times (2 \times 3) + 2 + 4 = 18 + 2 + 4 = 24$ атома О. Баланс соблюден.

$CuS$ является восстановителем, $HNO_{3}$ - окислителем.

Ответ: $3CuS + 8HNO_{3}(разб.) = 3Cu(NO_{3})_{2} + 3S + 2NO + 4H_{2}O$.

б) $K_{2}SO_{3} + H_{2}SO_{4} + KMnO_{4} \rightarrow K_{2}SO_{4} + MnSO_{4} + ...$

Решение

Это окислительно-восстановительная реакция. Недостающий продукт реакции - вода ($H_{2}O$), так как в левой части есть водород, который должен образовать соединение в правой части. Полная схема реакции:

$K_{2}SO_{3} + H_{2}SO_{4} + KMnO_{4} \rightarrow K_{2}SO_{4} + MnSO_{4} + H_{2}O$

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$K^{+1}_{2}S^{+4}O^{-2}_{3} + H^{+1}_{2}S^{+6}O^{-2}_{4} + K^{+1}Mn^{+7}O^{-2}_{4} \rightarrow K^{+1}_{2}S^{+6}O^{-2}_{4} + Mn^{+2}S^{+6}O^{-2}_{4} + H^{+1}_{2}O^{-2}$

Степень окисления меняют сера (S) в сульфите калия и марганец (Mn) в перманганате калия.

2. Составим полуреакции окисления и восстановления:

Восстановитель: $S^{+4} - 2e^{-} \rightarrow S^{+6}$ (окисление)

Окислитель: $Mn^{+7} + 5e^{-} \rightarrow Mn^{+2}$ (восстановление)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов (2 и 5), оно равно 10. Расставим коэффициенты для баланса электронов:

$S^{+4} - 2e^{-} \rightarrow S^{+6}$ | 5

$Mn^{+7} + 5e^{-} \rightarrow Mn^{+2}$ | 2

Таким образом, перед соединениями с серой, изменившей степень окисления ($K_{2}SO_{3}$), ставим коэффициент 5, а перед соединениями с марганцем ($KMnO_{4}$ и $MnSO_{4}$) ставим коэффициент 2.

$5K_{2}SO_{3} + H_{2}SO_{4} + 2KMnO_{4} \rightarrow K_{2}SO_{4} + 2MnSO_{4} + H_{2}O$

4. Уравняем остальные элементы. Сначала уравняем калий (K). Слева $5 \times 2 + 2 = 12$ атомов. Справа в $K_{2}SO_{4}$ должно быть 12 атомов K, значит, ставим коэффициент 6.

$5K_{2}SO_{3} + H_{2}SO_{4} + 2KMnO_{4} \rightarrow 6K_{2}SO_{4} + 2MnSO_{4} + H_{2}O$

5. Теперь уравняем серу (S). Справа $6 + 2 = 8$ атомов. Слева в $5K_{2}SO_{3}$ уже есть 5 атомов, значит, в $H_{2}SO_{4}$ должно быть $8 - 5 = 3$ атома. Ставим коэффициент 3 перед $H_{2}SO_{4}$.

$5K_{2}SO_{3} + 3H_{2}SO_{4} + 2KMnO_{4} \rightarrow 6K_{2}SO_{4} + 2MnSO_{4} + H_{2}O$

6. Уравняем водород (H). Слева в $3H_{2}SO_{4}$ находится $3 \times 2 = 6$ атомов. Справа ставим коэффициент 3 перед $H_{2}O$.

$5K_{2}SO_{3} + 3H_{2}SO_{4} + 2KMnO_{4} \rightarrow 6K_{2}SO_{4} + 2MnSO_{4} + 3H_{2}O$

7. Проверим по кислороду (O). Слева: $5 \times 3 + 3 \times 4 + 2 \times 4 = 15 + 12 + 8 = 35$ атомов. Справа: $6 \times 4 + 2 \times 4 + 3 \times 1 = 24 + 8 + 3 = 35$ атомов. Баланс соблюден.

$K_{2}SO_{3}$ является восстановителем, $KMnO_{4}$ - окислителем, $H_{2}SO_{4}$ - создает кислую среду.

Ответ: $5K_{2}SO_{3} + 2KMnO_{4} + 3H_{2}SO_{4} = 6K_{2}SO_{4} + 2MnSO_{4} + 3H_{2}O$.