11. Составьте уравнения следующих окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса: 415 K2Cr2O7 + SO2 + H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H₂O KMnO4 + SO2 + H2O → K2SO4 + MnSO4 + H2SO4

Решение:

1. Реакция с дихроматом калия:

Исходное уравнение: \( K_2Cr_2O_7 + SO_2 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + H_2O \)

Определяем степени окисления:

• В \( K_2Cr_2O_7 \): K (+1), O (-2), Cr (x). \( 2(+1) + 2x + 7(-2) = 0 \Rightarrow 2 + 2x - 14 = 0 \Rightarrow 2x = 12 \Rightarrow x = +6 \). Хром имеет степень окисления +6.
• В \( SO_2 \): O (-2), S (y). \( y + 2(-2) = 0 \Rightarrow y = +4 \). Сера имеет степень окисления +4.
• В \( Cr_2(SO_4)_3 \): Cr (z), SO4 (-2). \( 2z + 3(-2) = 0 \Rightarrow 2z = 6 \Rightarrow z = +3 \). Хром имеет степень окисления +3.

Полуреакции:

• Окисление: \( SO_2^{+4} \rightarrow SO_4^{+6} + 2e^- \)
• Восстановление: \( Cr_2^{+6} \rightarrow 2Cr^{+3} + 6e^- \)

Электронный баланс:

\( SO_2^{+4} \rightarrow SO_4^{+6} + 2e^- \) | \(\%\times 3\)

\( Cr_2^{+6} \rightarrow 2Cr^{+3} + 6e^- \) | \(\%\times 1\)

Умножаем полуреакцию окисления на 3:

\( 3SO_2^{+4} + 6e^- \rightarrow 3SO_4^{+6} \)

\( Cr_2^{+6} + 6e^- \rightarrow 2Cr^{+3} \)

Суммируем полуреакции:

\( 3SO_2 + Cr_2O_7^{2-} \rightarrow 3SO_4^{2-} + 2Cr^{3+} \)

Учитываем катионы калия и сульфат-ионы, входящие в состав \( K_2Cr_2O_7 \) и \( H_2SO_4 \), и продукты реакции:

\( K_2Cr_2O_7 + 3SO_2 + 4H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 4H_2O \)

2. Реакция с перманганатом калия:

Исходное уравнение: \( KMnO_4 + SO_2 + H_2O \rightarrow K_2SO_4 + MnSO_4 + H_2SO_4 \)

Определяем степени окисления:

• В \( KMnO_4 \): K (+1), O (-2), Mn (a). \( +1 + a + 4(-2) = 0 \Rightarrow a = +7 \). Марганец имеет степень окисления +7.
• В \( SO_2 \): O (-2), S (+4). Сера имеет степень окисления +4.
• В \( MnSO_4 \): Mn (b), SO4 (-2). \( b + (-2) = 0 \Rightarrow b = +2 \). Марганец имеет степень окисления +2.

Полуреакции:

• Окисление: \( SO_2^{+4} \rightarrow SO_4^{+6} + 2e^- \)
• Восстановление: \( Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2} \)

Электронный баланс:

\( SO_2^{+4} \rightarrow SO_4^{+6} + 2e^- \) | \(\%\times 5\)

\( Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2} \) | \(\%\times 2\)

Умножаем полуреакции:

\( 5SO_2^{+4} + 10e^- \rightarrow 5SO_4^{+6} \)

\( 2Mn^{+7} + 10e^- \rightarrow 2Mn^{+2} \)

Суммируем полуреакции:

\( 5SO_2 + 2MnO_4^- \rightarrow 5SO_4^{2-} + 2Mn^{2+} \)

Учитываем катионы калия, воду и сульфат-ионы:

\( 2KMnO_4 + 5SO_2 + 2H_2O \rightarrow K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 2H_2SO_4 \)

Ответ:

1. \( K_2Cr_2O_7 + 3SO_2 + 4H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 4H_2O \)

2. \( 2KMnO_4 + 5SO_2 + 2H_2O \rightarrow K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 2H_2SO_4 \)