Краткое пояснение:
Для расстановки коэффициентов методом электронного баланса необходимо определить степени окисления всех элементов, выявить элементы, меняющие степень окисления, составить полуреакции окисления и восстановления, найти наименьшее общее кратное для уравнивания числа отданных и принятых электронов, а затем вписать коэффициенты в исходное уравнение.
Пошаговое решение:
- Шаг 1: Расставляем степени окисления элементов в уравнении:
\( \overset{+2}{\text{Na₂SO₃}} + \overset{+7}{\text{KMnO₄}} + \overset{+1}{\text{H₂SO₄}} = \overset{+2}{\text{Na₂SO₄}} + \overset{+2}{\text{MnSO₄}} + \overset{+1}{\text{K₂SO₄}} + \overset{+1}{\text{H₂O}} \) - Шаг 2: Определяем элементы, меняющие степень окисления, и составляем полуреакции:
Восстановитель: \( \text{S}^{⁺⁴} \to \text{S}^{⁺⁶} + 2e^{-} \) (окисление)
Окислитель: \( \text{Mn}^{⁺⁷} + 5e^{-} \to \text{Mn}^{⁺²} \) (восстановление) - Шаг 3: Уравниваем число отданных и принятых электронов. Наименьшее общее кратное для 2 и 5 равно 10.
Умножаем полуреакцию окисления на 5: \( 5 \text{S}^{⁺⁴} \to 5\text{S}^{⁺⁶} + 10e^{-} \)
Умножаем полуреакцию восстановления на 2: \( 2\text{Mn}^{⁺⁷} + 10e^{-} \to 2\text{Mn}^{⁺²} \) - Шаг 4: Вписываем полученные коэффициенты в исходное уравнение:
\( 5\text{Na₂SO₃} + 2\text{KMnO₄} + \text{H₂SO₄} = 5\text{Na₂SO₄} + 2\text{MnSO₄} + \text{K₂SO₄} + \text{H₂O} \) - Шаг 5: Уравниваем остальные элементы.
Уравниваем калий (K): В левой части 2 атома K (в 2KMnO₄), в правой части 2 атома K (в K₂SO₄). Коэффициент перед K₂SO₄ = 1.
Уравниваем натрий (Na): В левой части 10 атомов Na (в 5Na₂SO₃), в правой части 10 атомов Na (в 5Na₂SO₄). Коэффициент перед Na₂SO₄ = 5.
Уравниваем марганец (Mn): В левой части 2 атома Mn (в 2KMnO₄), в правой части 2 атома Mn (в 2MnSO₄). Коэффициент перед MnSO₄ = 2.
Уравниваем серу (S). В левой части: 5S (в 5Na₂SO₃) + 1S (в H₂SO₄) = 6S. В правой части: 5S (в 5Na₂SO₄) + 2S (в 2MnSO₄) + 1S (в K₂SO₄) = 8S. Требуется корректировка коэффициента перед H₂SO₄.
Пересчитаем серу: 5S (из Na₂SO₃) + 2S (из MnSO₄) + 1S (из K₂SO₄) = 8S. Значит, в левой части нужно 8 атомов серы. Для этого коэффициент перед H₂SO₄ должен быть 3.
\( 5\text{Na₂SO₃} + 2\text{KMnO₄} + 3\text{H₂SO₄} = 5\text{Na₂SO₄} + 2\text{MnSO₄} + \text{K₂SO₄} + \text{H₂O} \) - Шаг 6: Уравниваем водород (H) и кислород (O).
В левой части: 3 × 2 = 6 атомов H (в 3H₂SO₄).
В правой части: 2 атома H (в H₂O). Необходимо 3 молекулы H₂O.
\( 5\text{Na₂SO₃} + 2\text{KMnO₄} + 3\text{H₂SO₄} = 5\text{Na₂SO₄} + 2\text{MnSO₄} + \text{K₂SO₄} + 3\text{H₂O} \)
Проверяем кислород:
Левая часть: 5×3 (из Na₂SO₃) + 2×4 (из KMnO₄) + 3×4 (из H₂SO₄) = 15 + 8 + 12 = 35 атомов O.
Правая часть: 5×4 (из Na₂SO₄) + 2×4 (из MnSO₄) + 1×4 (из K₂SO₄) + 3×1 (из H₂O) = 20 + 8 + 4 + 3 = 35 атомов O.
Кислород уравнен.
Итоговое уравнение:
5Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5Na₂SO₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O
Окислитель: KMnO₄ (марганец повышает степень окисления с +7 до +2).
Восстановитель: Na₂SO₃ (сера повышает степень окисления с +4 до +6).