Контрольные задания
Вопрос:

В уравнении реакции K2Cr2O7 + K2SO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O коэффициент у формулы восстановителя равен:

Фото заданияОткрыть фото

Ответ:

Решение:

Для определения коэффициента восстановителя необходимо уравнять данное химическое уравнение методом электронного баланса.

  1. Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах реакции:
    • \( K_2Cr_2O_7 \): \( K \) = +1, \( O \) = -2, значит \( 2Cr + 2(-2) + 7(-2) = 0 \) → \( 2Cr - 18 = 0 \) → \( 2Cr = +18 \) → \( Cr = +6 \)
    • \( K_2SO_3 \): \( K \) = +1, \( O \) = -2, значит \( 2(+1) + S + 3(-2) = 0 \) → \( 2 + S - 6 = 0 \) → \( S = +4 \)
    • \( H_2SO_4 \): \( H \) = +1, \( O \) = -2, значит \( 2(+1) + S + 4(-2) = 0 \) → \( 2 + S - 8 = 0 \) → \( S = +6 \)
    • \( Cr_2(SO_4)_3 \): \( SO_4 \) = -2, значит \( 2Cr + 3(-2) = 0 \) → \( 2Cr = +6 \) → \( Cr = +3 \)
    • \( K_2SO_4 \): \( K \) = +1, \( O \) = -2, значит \( 2(+1) + S + 4(-2) = 0 \) → \( 2 + S - 8 = 0 \) → \( S = +6 \)
    • \( H_2O \): \( H \) = +1, \( O \) = -2
  2. Определим элементы, изменяющие степень окисления. В данном случае хром (Cr) понижает свою степень окисления с +6 до +3 (окислитель), а сера (S) в сульфите (SO3) повышает свою степень окисления с +4 до +6 (восстановитель).
  3. Составим электронный баланс:
    • \( Cr^{+6} + 3e^- \rightarrow Cr^{+3} \) (окислитель)
    • \( S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6} \) (восстановитель)
  4. Перемножим полуреакции на наименьшие общие кратные, чтобы уравнять число отданных и принятых электронов:
    • \( Cr^{+6} + 3e^- \rightarrow Cr^{+3} \) | × 2
    • \( S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6} \) | × 3
  5. Получим коэффициенты:
    • \( 2Cr^{+6} \) в \( K_2Cr_2O_7 \) → \( 2Cr^{+3} \) в \( Cr_2(SO_4)_3 \)
    • \( 3S^{+4} \) в \( K_2SO_3 \) → \( 3S^{+6} \) в \( K_2SO_4 \)
  6. Теперь расставим коэффициенты в исходном уравнении, учитывая, что \( K_2Cr_2O_7 \) содержит 2 атома Cr, поэтому коэффициент перед \( K_2Cr_2O_7 \) будет 1, а перед \( Cr_2(SO_4)_3 \) — 1.
  7. Для серы: \( 3 \) атома \( S^{+4} \) в \( K_2SO_3 \) → \( 3 \) атома \( S^{+6} \) в \( K_2SO_4 \).
  8. Уравняем калий (K). В \( K_2Cr_2O_7 \) 2 атома \( K \), в \( K_2SO_4 \) 2 атома \( K \). Значит, коэффициент перед \( K_2SO_4 \) будет 3, так как всего \( 2 \times 1 = 2 \) атома \( K \) от \( K_2Cr_2O_7 \) и \( 3 \times 2 = 6 \) атомов \( K \) от \( K_2SO_3 \). В продуктах \( K_2SO_4 \) должно быть \( 2 + 3 = 5 \) молекул.
  9. Скорректируем коэффициенты:
    • \( 1 \) K₂Cr₂O₇ + \( 3 \) K₂SO₃ + \( H_2SO_4 \) → \( 1 \) Cr₂(SO₄)₃ + \( 5 \) K₂SO₄ + \( H_2O \)
  10. Теперь уравняем серу (S). В реагентах: \( 3 \) (из \( K_2SO_3 \)) + \( H_2SO_4 \). В продуктах: \( 3 \) (из \( Cr_2(SO_4)_3 \)) + \( 5 \times 1 = 5 \) (из \( K_2SO_4 \)). Всего в продуктах \( 3 + 5 = 8 \) атомов \( S \).
  11. Значит, в реагентах нужно \( 8 \) атомов \( S \). \( 3 \) из \( K_2SO_3 \), значит, в \( H_2SO_4 \) нужно \( 8 - 3 = 5 \) атомов \( S \). Ставим коэффициент 5 перед \( H_2SO_4 \).
  12. Уравнение теперь выглядит так:
    • \( 1 \) K₂Cr₂O₇ + \( 3 \) K₂SO₃ + \( 5 \) H₂SO₄ → \( 1 \) Cr₂(SO₄)₃ + \( 5 \) K₂SO₄ + \( H_2O \)
  13. Уравняем водород (H). В реагентах: \( 5 \times 2 = 10 \) атомов \( H \). В продуктах \( H_2O \). Значит, перед \( H_2O \) ставим коэффициент 5.
  14. \( 1 \) K₂Cr₂O₇ + \( 3 \) K₂SO₃ + \( 5 \) H₂SO₄ → \( 1 \) Cr₂(SO₄)₃ + \( 5 \) K₂SO₄ + \( 5 \) H₂O \)
  15. Проверим кислород (O). В реагентах: \( 7 \) (из \( K_2Cr_2O_7 \)) + \( 3 \times 3 = 9 \) (из \( K_2SO_3 \)) + \( 5 \times 4 = 20 \) (из \( H_2SO_4 \)) = \( 7 + 9 + 20 = 36 \). В продуктах: \( 1 \times 3 \times 4 = 12 \) (из \( Cr_2(SO_4)_3 \)) + \( 5 \times 4 = 20 \) (из \( K_2SO_4 \)) + \( 5 \times 1 = 5 \) (из \( H_2O \)) = \( 12 + 20 + 5 = 37 \). Кислород не сошелся.
  16. Пересмотрим коэффициенты.
  17. \( Cr^{+6} \) → \( Cr^{+3} \) (принимает 3e⁻)
  18. \( S^{+4} \) → \( S^{+6} \) (отдает 2e⁻)
  19. Баланс: \( 2 \times (Cr^{+6}) + 3 \times (S^{+4}) \)
  20. Коэффициент перед \( K_2Cr_2O_7 \) = 1 (так как Cr имеет индекс 2)
  21. Коэффициент перед \( Cr_2(SO_4)_3 \) = 1
  22. Коэффициент перед \( K_2SO_3 \) = 3 (так как S имеет индекс 1, но отдает 2e⁻, а Cr принимает 3e⁻, общий баланс 6e⁻)
  23. Коэффициент перед \( K_2SO_4 \) = 3 (соответствует \( K_2SO_3 \) по сере, но надо учитывать калий)
  24. Уравняем калий (K). В \( K_2Cr_2O_7 \) 2 атома K. В \( K_2SO_3 \) 2 атома K. Всего в реагентах \( 2 + 3 \times 2 = 8 \) атомов K. В продуктах K только в \( K_2SO_4 \), значит, перед \( K_2SO_4 \) ставим коэффициент 4 (так как в \( K_2SO_4 \) 2 атома K).
  25. \( 1 \) K₂Cr₂O₇ + \( 3 \) K₂SO₃ + \( H_2SO_4 \) → \( 1 \) Cr₂(SO₄)₃ + \( 4 \) K₂SO₄ + \( H_2O \)
  26. Уравняем серу (S). В реагентах: \( 3 \) (из \( K_2SO_3 \)) + \( H_2SO_4 \). В продуктах: \( 3 \) (из \( Cr_2(SO_4)_3 \)) + \( 4 \times 1 = 4 \) (из \( K_2SO_4 \)). Всего в продуктах \( 3 + 4 = 7 \) атомов \( S \).
  27. Значит, в реагентах нужно \( 7 \) атомов \( S \). \( 3 \) из \( K_2SO_3 \), значит, в \( H_2SO_4 \) нужно \( 7 - 3 = 4 \) атома \( S \). Ставим коэффициент 4 перед \( H_2SO_4 \).
  28. \( 1 \) K₂Cr₂O₇ + \( 3 \) K₂SO₃ + \( 4 \) H₂SO₄ → \( 1 \) Cr₂(SO₄)₃ + \( 4 \) K₂SO₄ + \( H_2O \)
  29. Уравняем водород (H). В реагентах: \( 4 \times 2 = 8 \) атомов \( H \). В продуктах \( H_2O \). Значит, перед \( H_2O \) ставим коэффициент 4.
  30. \( 1 \) K₂Cr₂O₇ + \( 3 \) K₂SO₃ + \( 4 \) H₂SO₄ → \( 1 \) Cr₂(SO₄)₃ + \( 4 \) K₂SO₄ + \( 4 \) H₂O \)
  31. Проверим кислород (O). В реагентах: \( 7 \) (из \( K_2Cr_2O_7 \)) + \( 3 \times 3 = 9 \) (из \( K_2SO_3 \)) + \( 4 \times 4 = 16 \) (из \( H_2SO_4 \)) = \( 7 + 9 + 16 = 32 \). В продуктах: \( 1 \times 3 \times 4 = 12 \) (из \( Cr_2(SO_4)_3 \)) + \( 4 \times 4 = 16 \) (из \( K_2SO_4 \)) + \( 4 \times 1 = 4 \) (из \( H_2O \)) = \( 12 + 16 + 4 = 32 \). Кислород совпал.
  32. Полное уравнение реакции:
  33. \( K_2Cr_2O_7 + 3K_2SO_3 + 4H_2SO_4 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 4K_2SO_4 + 4H_2O \)
  34. Восстановителем является \( K_2SO_3 \), так как сера в нем повышает свою степень окисления с +4 до +6.
  35. Коэффициент перед формулой восстановителя \( K_2SO_3 \) равен 3.

Ответ: 3

📄 Все ответы📸 Решить моё задание