18. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой: HI+H2SO4 → I2+H2S+H2O. Определите окислитель и восстановитель.

Краткое пояснение:

Решение:

1. Определяем степени окисления элементов:
• HI: H ⁺¹, I ^-1
• H₂SO₄: H ⁺¹, S ⁺⁶, O ^-2
• I₂: I ⁰
• H₂S: H ⁺¹, S ^-2
• H₂O: H ⁺¹, O ^-2
2. Составляем полуреакции:
• Окисление: 2I^-1 → I₂⁰ + 2e^- (Йод отдает 2 электрона)
• Восстановление: S⁺⁶ + 8e^- → S^-2 (Сера принимает 8 электронов)
3. Приводим к общему кратному (8):
• 2I^-1 → I₂⁰ + 2e^- | ×4
• S⁺⁶ + 8e^- → S^-2 | ×1
4. Расставляем коэффициенты в уравнении:
• 8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + H₂O
5. Уравниваем водород и кислород:
• Водород (H): Слева 8 (в HI) + 2 (в H₂SO₄) = 10. Справа 2 (в H₂S) + 2 (в H₂O) = 4. Не совпадает.
6. Нужно пересмотреть коэффициенты. Попробуем другой подход:
• Степень окисления йода изменяется с -1 до 0 (I^-1 → I₂⁰), степень окисления серы изменяется с +6 до -2 (S⁺⁶ → S^-2).
• Полуреакции:
• 2I^-1 → I₂ + 2e^-
• S⁺⁶ + 8e^- → S^-2
• Наименьшее общее кратное для 2 и 8 равно 8.
• Умножаем первую полуреакцию на 4, вторую на 1:
• 8I^-1 → 4I₂ + 8e^-
• S⁺⁶ + 8e^- → S^-2
• Итоговые коэффициенты для HI и H₂SO₄ (сера):
• 8HI + 1H₂SO₄ → 4I₂ + 1H₂S + H₂O
• Теперь уравниваем водород и кислород:
• Водород (H): слева 8 (в 8HI) + 2 (в H₂SO₄) = 10. Справа 2 (в H₂S) + 2 (в H₂O) = 4. Требуется 10 атомов водорода справа.
• Значит, перед H₂O ставим коэффициент 5: 8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + 5H₂O.
• Проверяем кислород (O): слева 4 (в H₂SO₄). Справа 5 (в 5H₂O). Не совпадает.
• Пересматриваем баланс. Возможно, серная кислота является и окислителем, и реагентом.
• Рассмотрим серную кислоту как окислитель, и как источник серы.
• 2I^-1 → I₂⁰ + 2e^- | ×4
• S⁺⁶ + 8e^- → S^-2 | ×1
• 8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + H₂O
• Считаем водород: 8 (из HI) + 2 (из H₂SO₄) = 10.
• Считаем кислород: 4 (из H₂SO₄).
• Продукты: 4I₂, 1H₂S.
• В H₂S 2 атома H. Значит, для получения 10 атомов H справа, нужно 5H₂O.
• 8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + 5H₂O
• Проверим кислород: справа 5 атомов O. Слева 4 атома O. Не совпадает.
• Это означает, что серная кислота не полностью восстанавливается до H₂S. Часть серной кислоты может остаться неизменной или восстановиться не полностью.
• Давайте предположим, что серная кислота выступает и как окислитель (S⁺⁶ → S^-2), и как реагент, не изменяя степень окисления.
• 8HI + 1H₂SO₄ → 4I₂ + 1H₂S + 5H₂O.
• Проверим снова:
• H: 8 + 2 = 10. Справа: 2 + 10 = 12. Не совпадает.
• Попробуем использовать другой коэффициент для H₂SO₄.
• Пусть 2I^-1 → I₂⁰ + 2e^- | ×4
• S⁺⁶ + 8e^- → S^-2 | ×1
• 8HI + x H₂SO₄ → 4I₂ + 1H₂S + y H₂O
• Уравнение серы: x = 1 (если вся сера из H₂SO₄ идет в H₂S).
• 8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + y H₂O
• Водород: 8 + 2 = 10. В H₂S 2H. Остается 8H. Значит, 4H₂O.
• 8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + 4H₂O
• Проверим кислород: Слева 4. Справа 4. Совпадает.
• Итак, уравнение:
• 8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + 4H₂O
• Окислитель: Вещество, принимающее электроны (элемент с пониженной степенью окисления) – H₂SO₄ (сера S⁺⁶).
• Восстановитель: Вещество, отдающее электроны (элемент с повышенной степенью окисления) – HI (йод I^-1).

Ответ: 8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + 4H₂O. Окислитель – H₂SO₄, восстановитель – HI.