13. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой P + H2SO4 → H3PO4 + SO2 + H2O Определите окислитель и восстановитель

Решение:

1. Определим степени окисления:
   • В P: P(0)
   • В H₂SO₄: H(+1), S(+6), O(-2)
   • В H₃PO₄: H(+1), P(+5), O(-2)
   • В SO₂: S(+4), O(-2)
   • В H₂O: H(+1), O(-2)
2. Определим элементы, меняющие степень окисления:
   • P: от 0 (в P) до +5 (в H₃PO₄). Степень окисления повысилась на 5.
   • S: от +6 (в H₂SO₄) до +4 (в SO₂). Степень окисления понизилась на 2.
3. Составим электронный баланс:
   • Восстановитель (P⁰ → P⁺⁵): P⁰ - 5e⁻ → P⁺⁵ (умножаем на 2)
   • Окислитель (S⁺⁶ → S⁺⁴): S⁺⁶ + 2e⁻ → S⁺⁴ (умножаем на 5)

   Перекрестным умножением получаем коэффициенты: перед P ставим 2, перед S ставим 5.

4. Уравняем уравнение реакции, расставив коэффициенты:

   2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + H₂O

   Теперь уравняем водород (H) и кислород (O).

   В левой части: H - 10 (в H₂SO₄).

   В правой части: H - 6 (в H₃PO₄) + 2 (в H₂O) = 8.

   Не сходится. Нужно увеличить коэффициент перед H₂O.

   Пересмотрим коэффициенты:

   2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + xH₂O

   Уравняем кислород. В левой части 5*4 = 20 атомов O. В правой части 2*4 (H₃PO₄) + 5*2 (SO₂) + x*1 (H₂O) = 8 + 10 + x = 18 + x.

   20 = 18 + x => x = 2. Значит, перед H₂O ставим 2.

   2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O

   Проверим водород: в левой части 10 (H₂SO₄). В правой части 2*3 (H₃PO₄) + 2*2 (H₂O) = 6 + 4 = 10. Водород уравнен.

5. Окислитель и восстановитель:
   • Восстановитель — вещество, отдающее электроны (степень окисления повышается) — P.
   • Окислитель — вещество, принимающее электроны (степень окисления понижается) — H₂SO₄ (особенно S⁺⁶).

Ответ: Окислитель — H₂SO₄, восстановитель — P.