Коэффициент перед H₂SO₄ в уравнении окислительно-восстановительной реакции K₂Cr₂O₇ + FeSO₄ + H₂SO₄ → Cr³⁺ + Fe³⁺ + равен

Решение:

Чтобы найти коэффициент перед H₂SO₄, нужно уравнять окислительно-восстановительную реакцию. Определим степени окисления элементов:

В K₂Cr₂O₇: K (+1), O (-2), Cr (x). \( 2(+1) + 2x + 7(-2) = 0 \) → \( 2 + 2x - 14 = 0 \) → \( 2x = 12 \) → \( Cr = +6 \).

В FeSO₄: Fe (x), S (+6), O (-2). \( x + (+6) + 4(-2) = 0 \) → \( x + 6 - 8 = 0 \) → \( Fe = +2 \).

В Cr³⁺: Cr (+3).

В Fe³⁺: Fe (+3).

Окислитель: Cr (+6) → Cr (+3) (принял 3 электрона).

Восстановитель: Fe (+2) → Fe (+3) (отдал 1 электрон).

Для уравнивания электронов, умножим восстановление на 3:

Cr (+6) + 3e⁻ → Cr (+3)

Fe (+2) - 1e⁻ → Fe (+3) | * 3

Уравниваем:

K₂Cr₂O₇ + 3FeSO₄ + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Теперь считаем атомы серы:

Слева: 3 (из FeSO₄) + 1 (из H₂SO₄) = 4 атома S. Но в продуктах у нас Cr₂(SO₄)₃ (3 атома S) и 3Fe₂(SO₄)₃ (3 * 3 = 9 атомов S). Итого 3 + 9 = 12 атомов S.

Значит, перед H₂SO₄ должно быть \( 12 - 3 = 9 \) молекул. Но это ещё не всё, нужно учесть, что серная кислота выступает и как среда, и как источник сульфат-ионов. Правильное уравнение выглядит так:

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 7H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 7H₂O

Проверка:

K: 2 | 2

Cr: 2 | 2

Fe: 6 | 3 * 2 = 6

S: 6 (FeSO₄) + 7 (H₂SO₄) = 13 | 3 (Cr₂(SO₄)₃) + 3 * 3 (Fe₂(SO₄)₃) = 12. Тут ошибка. Нужно учесть, что SO₄²⁻ ионы участвуют.

Исправляем: Cr (+6) восстанавливается до Cr (+3) (принимает 3 электрона). Fe (+2) окисляется до Fe (+3) (отдает 1 электрон).

Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ (Изменение степени окисления хрома -3, но его 2 атома, значит суммарно -6)

2Fe²⁺ → 2Fe³⁺ (Изменение степени окисления железа +1, но его 2 атома, значит суммарно +2)

Неверный подход. Возвращаемся к уравниванию по электронам:

Cr (+6) + 3e⁻ → Cr (+3)

Fe (+2) - 1e⁻ → Fe (+3) | * 3

Получаем:

K₂Cr₂O₇ + 3FeSO₄ + H₂SO₄ → Cr³⁺ + Fe³⁺ + ...

Для K₂Cr₂O₇: Cr (+6) → Cr (+3). Так как в K₂Cr₂O₇ два атома Cr, то коэффициент перед Cr³⁺ будет 2. Это значит, что Cr₂O₇²⁻ принял 2 * 3 = 6 электронов.

Для FeSO₄: Fe (+2) → Fe (+3). Отдал 1 электрон. Чтобы принять 6 электронов от хрома, нам нужно 6 атомов железа.

Итак, получаем:

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + H₂SO₄ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + ...

Теперь считаем сульфат-ионы SO₄²⁻. Они есть в K₂Cr₂O₇, FeSO₄, H₂SO₄ и в продуктах Cr₂(SO₄)₃ и Fe₂(SO₄)₃.

В продуктах: 1 (из Cr₂(SO₄)₃) + 3 * 3 (из 3Fe₂(SO₄)₃) = 1 + 9 = 10 SO₄²⁻.

В K₂Cr₂O₇ нет SO₄²⁻.

В 6FeSO₄ есть 6 SO₄²⁻.

Значит, нам нужно еще 10 - 6 = 4 SO₄²⁻ из H₂SO₄.

Следовательно, перед H₂SO₄ ставим коэффициент 4.

Реакция выглядит так:

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 4H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Осталось уравнять водород и кислород.

Слева: 4 * 2 = 8 атомов H.

Справа: для уравнивания H₂O, нужно 4 молекулы H₂O (4 * 2 = 8 атомов H).

Проверяем кислород:

Слева: 7 (из K₂Cr₂O₇) + 6*4 (из FeSO₄) + 4*4 (из H₂SO₄) = 7 + 24 + 16 = 47 атомов O.

Справа: 3*4 (из Cr₂(SO₄)₃) + 3*3*4 (из 3Fe₂(SO₄)₃) + 4 (из 4H₂O) = 12 + 36 + 4 = 52 атома O. Не совпадает.

Возвращаемся к уравниванию по электронам. Cr (+6) → Cr (+3), приняв 3 электрона. Но там Cr₂O₇²⁻, значит 2 атома Cr. Тогда каждый атом Cr меняет степень окисления на 3. Всего 2 * 3 = 6 электронов.

Fe (+2) → Fe (+3), отдав 1 электрон. Нам нужно 6 атомов Fe, чтобы отдать 6 электронов.

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + H₂SO₄ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + ...

Теперь смотрим на сульфат-ионы.

В продуктах: Cr₂(SO₄)₃ (3 SO₄²⁻) + 3Fe₂(SO₄)₃ (9 SO₄²⁻) = 12 SO₄²⁻.

В исходных веществах: 6 SO₄²⁻ в 6FeSO₄.

Значит, нам нужно 12 - 6 = 6 SO₄²⁻ из H₂SO₄.

Следовательно, перед H₂SO₄ ставим коэффициент 6.

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 6H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Теперь уравниваем водород:

Слева: 6 * 2 = 12 атомов H.

Справа: для H₂O нужно 6 молекул H₂O.

Проверяем кислород:

Слева: 7 (K₂Cr₂O₇) + 6*4 (FeSO₄) + 6*4 (H₂SO₄) = 7 + 24 + 24 = 55 атомов O.

Справа: 3*4 (Cr₂(SO₄)₃) + 3*3*4 (3Fe₂(SO₄)₃) + 6 (H₂O) = 12 + 36 + 6 = 54 атома O. Не совпадает.

Возвращаемся к уравниванию по электронам. Cr(+6) + 3e- -> Cr(+3). Всего 2 атома Cr, значит 2*3=6 электронов.

Fe(+2) - 1e- -> Fe(+3). Чтобы отдать 6 электронов, нужно 6 атомов Fe.

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + H₂SO₄ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + ...

Теперь считаем заряд.

Слева: 2(+1) + 1*(-2) + 6*(+2) + 6*(+6) + 4*(-2) = 2 - 2 + 12 + 24 - 8 = 28.

Это не правильный подход.

Уравниваем по частям:

Окислитель: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ (принял 6e⁻)

Восстановитель: 2Fe²⁺ → 2Fe³⁺ (отдал 2e⁻)

Чтобы принять 6e⁻, нужно 3 молекулы FeSO₄.

K₂Cr₂O₇ + 3FeSO₄ + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Проверка заряда:

Слева: 2(-1) + 3(+2) + ...

Это не правильно. Cr₂O₇²⁻ + 6Fe²⁺ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + H₂SO₄ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + K₂SO₄ + H₂O

Теперь учитываем сульфаты:

В продуктах: K₂SO₄ (1 SO₄²⁻) + Cr₂(SO₄)₃ (3 SO₄²⁻) + 3Fe₂(SO₄)₃ (9 SO₄²⁻) = 1 + 3 + 9 = 13 SO₄²⁻.

В исходных: 6 SO₄²⁻ (в 6FeSO₄).

Значит, нужно 13 - 6 = 7 SO₄²⁻ из H₂SO₄.

Следовательно, коэффициент перед H₂SO₄ равен 7.

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 7H₂SO₄ → K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 7H₂O

Проверяем:

K: 2 | 2

Cr: 2 | 2

Fe: 6 | 3 * 2 = 6

S: 6 (FeSO₄) + 7 (H₂SO₄) = 13 | 1 (K₂SO₄) + 3 (Cr₂(SO₄)₃) + 9 (3Fe₂(SO₄)₃) = 13

H: 7 * 2 = 14 | 7 * 2 = 14

O: 7 (K₂Cr₂O₇) + 6*4 (FeSO₄) + 7*4 (H₂SO₄) = 7 + 24 + 28 = 59

O: 1*4 (K₂SO₄) + 3*4 (Cr₂(SO₄)₃) + 9*4 (3Fe₂(SO₄)₃) + 7 (H₂O) = 4 + 12 + 36 + 7 = 59.

Все сходится.

Коэффициент перед H₂SO₄ равен 7.

Ответ: 7