5. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций, соответствующих схемам: a) Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe(OH)3 б) Fe + Br2 → FeBr3 в) FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O Укажите окислитель и восстановитель.

Решение:

а) Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O → Fe(OH)₃

1. Определим степени окисления:
   Fe в \( Fe(OH)_2 \) имеет степень окисления +2.
   O в \( O_2 \) имеет степень окисления 0.
   O в \( Fe(OH)_3 \) имеет степень окисления -2.
   Fe в \( Fe(OH)_3 \) имеет степень окисления +3.
2. Составим электронный баланс:
   \( Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3} \) (окисление, восстановитель)
   \( O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2} \) (восстановление, окислитель)
3. Расставим коэффициенты:
   Умножим первую полуреакцию на 4: \( 4Fe^{+2} - 4e^- \rightarrow 4Fe^{+3} \)
   Вторая полуреакция остается без изменений: \( O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2} \)
   Суммируем: \( 4Fe^{+2} + O_2^0 \rightarrow 4Fe^{+3} + 2O^{-2} \)
4. Запишем молекулярное уравнение:
   \( 4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 \)
5. Окислитель: \( O_2 \) (кислород)
   Восстановитель: \( Fe(OH)_2 \) (гидроксид железа(II))

б) Fe + Br₂ → FeBr₃

1. Определим степени окисления:
   Fe имеет степень окисления 0.
   Br в \( Br_2 \) имеет степень окисления 0.
   Fe в \( FeBr_3 \) имеет степень окисления +3.
   Br в \( FeBr_3 \) имеет степень окисления -1.
2. Составим электронный баланс:
   \( Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{+3} \) (окисление, восстановитель)
   \( Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1} \) (восстановление, окислитель)
3. Расставим коэффициенты:
   Умножим первую полуреакцию на 2, вторую на 3:
   \( 2Fe^0 - 6e^- \rightarrow 2Fe^{+3} \)
   \( 3Br_2^0 + 6e^- \rightarrow 6Br^{-1} \)
   Суммируем: \( 2Fe^0 + 3Br_2^0 \rightarrow 2Fe^{+3} + 6Br^{-1} \)
4. Запишем молекулярное уравнение:
   \( 2Fe + 3Br_2 \rightarrow 2FeBr_3 \)
5. Окислитель: \( Br_2 \) (бром)
   Восстановитель: \( Fe \) (железо)

в) FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

1. Определим степени окисления:
   Fe в \( FeSO_4 \) имеет степень окисления +2.
   Mn в \( KMnO_4 \) имеет степень окисления +7.
   O в \( KMnO_4 \) имеет степень окисления -2.
   Fe в \( Fe_2(SO_4)_3 \) имеет степень окисления +3.
   Mn в \( MnSO_4 \) имеет степень окисления +2.
2. Составим электронный баланс:
   \( Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3} \) (окисление, восстановитель)
   \( Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2} \) (восстановление, окислитель)
3. Расставим коэффициенты:
   Умножим первую полуреакцию на 5, вторую на 1:
   \( 5Fe^{+2} - 5e^- \rightarrow 5Fe^{+3} \)
   \( Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2} \)
   Суммируем: \( 5Fe^{+2} + Mn^{+7} \rightarrow 5Fe^{+3} + Mn^{+2} \)
4. Запишем молекулярное уравнение:
   Нам нужно получить \( Fe_2(SO_4)_3 \), а в балансе у нас 5 \( Fe^{+3} \). Это значит, что перед \( FeSO_4 \) должно стоять 2, чтобы получить \( Fe_2(SO_4)_3 \). Но тогда нам нужно 10 \( Fe^{+3} \) для \( Fe_2(SO_4)_3 \), что не соответствует балансу.
   Корректировка: Для получения \( Fe_2(SO_4)_3 \) нужно 2 атома железа. Но в балансе у нас 5 \( Fe^{+2} \) превращаются в 5 \( Fe^{+3} \).
   Пробуем иначе:
   \( 2 \times (Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}) \)
   \( 1 \times (Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}) \)
   \( 2Fe^{+2} - 2e^- \rightarrow 2Fe^{+3} \)
   \( Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2} \)
   Чтобы сбалансировать электроны, умножаем первую на 5, вторую на 2:
   \( 10Fe^{+2} - 10e^- \rightarrow 10Fe^{+3} \)
   \( 2Mn^{+7} + 10e^- \rightarrow 2Mn^{+2} \)
   Суммируем: \( 10Fe^{+2} + 2Mn^{+7} \rightarrow 10Fe^{+3} + 2Mn^{+2} \)
   Теперь подставляем в молекулярное уравнение:
   \( 10FeSO_4 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5Fe_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 8H_2O \)
5. Окислитель: \( KMnO_4 \) (перманганат калия)
   Восстановитель: \( FeSO_4 \) (сульфат железа(II))