Реакции сопропорционирования - реакции, в которых атомы одного и того же элемента, находящиеся в разных степенях окисления, приобретают одну промежуточную степень окисления.
Рассмотрим реакцию сероводорода с концентрированным раствором серной кислоты и расставим коэффициенты методом электронного баланса. В этой реакции атомы серы, находящиеся в двух разных реагентах, переходят в одно вещество в продуктах реакции.
Согласно электронному балансу, перед H2S ставим коэффициент 1 (т.е. ничего не пишем), а перед H2SO4 ставим коэффициент 3. Далее видим, что в сумме в реагентах "имеется" 4 атома серы, следовательно, в продуктах перед SO2 ставим коэффициент 4. Аналогично получаем, что коэффициент перед водой равен 4:
H2S + 3H2SO4 → 4SO2 + 4H2O.
Реакция 2.
H2S + SO2 → S + H2O
Ответ: 2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
Электронный баланс:
2| S–2 -2e → S0
1| S+4 +4e → S0
Коэффициенты из электронного баланса ставим перед соответствующими веществами в реагентах реакции.
Реакция 3.
K2SO3 + K2S + HCl → S + KCl + H2O
Ответ: K2SO3 + 2K2S + 6HCl → 3S + 6KCl + 3H2O
Электронный баланс:
2| S–2 -2e → S0
1| S+4 +4e → S0
Коэффициенты из электронного баланса ставим перед соответствующими веществами в реагентах реакции.
Реакция 4.
HI + HIO3 → I2 + H2O
Ответ: 5HI + HIO3 → 3I2 + 3H2O
Электронный баланс:
2I–1 -2e → I20
2I+5 +10e → I20
Так как число отдаваемых и принимаемых электронов является чётным, нужно поделить коэффициенты в электронном балансе на 2
5| I–1 -1e → I0
1| I+5 +5e → I0
Коэффициенты из электронного баланса ставим перед соответствующими веществами в реагентах реакции.
KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2 + 3H2O
В данной реакции атомы хлора в KClO3 (ст. ок. +5) восстанавливаются до простого вещества, т.е. до степени окисления 0. Атомы хлора в соляной кислоте окисляются также до простого вещества, но часть хлорид-ионов остаётся для образования хлорида калия.
Электронный баланс:
1| 2Cl+5 +10e → Cl20
5| 2Cl–1 -2e → Cl20
Так как количество отдаваемых и принимаемых электронов является чётным, нужно поделить на два:
1| Cl+5 +5e → Cl0
5| Cl–1 -1e → Cl0
Можно и не делить, но тогда коэффициенты в уравнении получатся удвоенными, что в 30 задании ЕГЭ не воспрещается.
1) На первом шаге ставим коэффициент 1 перед KClO3, чтобы помнить, что перед хлоратом калия коэффициент уже определили (можно поставить на черновике, на бланк экзамена коэффициент 1 переносить не нужно). Перед HCl коэффициент 5 поставить не можем, так как он не весь окисляется в результате реакции.
2) На втором шаге ставим ставим коэффициент 1 перед KCl в продуктах, тем самым уравниваем количество атомов калия.
3) На третьем шаге вычисляем коэффициент перед HCl в реагентах. Он равен 5+1=6. Коэффициент 5 взяли из электронного баланса, а 1 - это коэффициент перед KCl (то количество ионов Cl–1, которое не окислилось и пошло на образование KCl).
4) На последнем шаге вычисляем коэффициенты перед хлором и водой в продуктах реакции:
KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2 + 3H2O
Также возможен другой способ написания электронного баланса:
1| Cl+5 +6e → Cl–
3| 2Cl– -2e → Cl20
Согласно электронному балансу перед KClO3 ставим коэффициент 1 (в реакции не пишем), а перед HCl - коэффициент 6, далее расставляем коэффициенты перед продуктами: перед KCl - коэффициент 1 и перед хлором и водой ставим коэффициент 3.
Так как количество отдаваемых и принимаемых электронов является чётным, нужно поделить на два:
1| Br+7 +7e → Br0
7| Br–1 -1e → Br0
Аналогично предыдущему примеру, в данной реакции не все бромид-ионы окисляются до простого вещества, часть остаётся для образования хлорида калия. Коэффициент перед KBrO4 берём из электронного баланса, т.е. 1. Следовательно, перед KBr в продуктах также будет 1. Теперь вычисляем коэффициент перед HBr, он равен 7+1=8. Далее расставляем коэффициенты перед бромом и водой.
И S–2 и S+6 в кислоте переходят в оксид серы (IV), но часть сульфат-ионов остается для образования сульфата меди(II):
Электронный баланс:
В реакции окисляются Cu+1 и S–2, в сумме они отдают 8 электронов, а S+6 принимает 2 электрона. Сокращаем и получаем коэффициенты 1 и 4. Коэффициент 1 ставим перед Cu2S (не пишем), но чтобы рассчитать коэффициент перед H2SO4, нужно учесть те сульфат-ионы, которые не восстановились, а остались на образование CuSO4: 4+2=6. Коэффициент 4 берём из электронного баланса, а 2 - это коэффициент перед CuSO4 в продуктах реакции:
И S–2 и S+6 в кислоте переходят в оксид серы (IV), но часть сульфат-ионов остается для образования сульфата калия.
Согласно электронному балансу перед K2S ставим коэффициент 1 (не пишем), а перед H2SO4 коэффициент 3 поставить не можем, так как часть сульфат ионов осталась для образования сульфата калия. Перед K2SO4 коэффициент также равен 1 (так как перед K2S коэффициент равен 1), следовательно перед H2SO4 коэффициент равен 3+1=4 (коэффициент 3 берём из электронного баланса и коэффициент 1 перед K2SO4 в продуктах реакции). Далее находим, что перед SO2 нужно поставить коэффициент 4 и перед водой - 4.
Так как соотношение атомов Fe и S равно 1:1, количество электронов, которое отдает S–2 нужно также удвоить.
В данной реакции окисляются Fe+2 и S–2 и в сумме эти атомы отдают 14 электронов, а S+6 принимает 2. Согласно электронному балансу получаем, что коэффициенты равны 1 (перед FeS) и 7 (перед H2SO4). Но коэффициент 7 перед H2SO4 мы поставить не можем, так как часть сульфат-ионов остаётся на образование сульфата железа (III). Перед Fe(SO4)3 ставим коэффициент 1 (в реакции не пишем), поэтому имеем дополнительные 3 атома серы (так как индекс у сульфат-ионов равен трём), которые необходимо прибавить к коэффициенту 7 из электронного баланса. В итоге получаем, что коэффициент перед H2SO4 равен 7+3=10.
Так как соотношение атомов Fe и S равно 1:2, количество электронов, которое отдает S–2 нужно умножить на 4 (в два раза больше, чем коэффициент в электронном балансе перед железом).
В данной реакции окисляются Fe+2 и S–2, и в сумме эти атомы отдают 22 электрона, а S+6 принимает 2. Согласно электронному балансу получаем, что коэффициенты равны 1 (перед FeS) и 11 (перед H2SO4). Но коэффициент 11 перед H2SO4 мы поставить не можем, так как часть сульфат-ионов остаётся на образование сульфата железа (III). Перед Fe(SO4)3 ставим коэффициент 1 (в реакции не пишем), поэтому имеем дополнительные 3 атома серы (так как индекс у сульфат-ионов равен трём), которые необходимо прибавить к коэффициенту 11 из электронного баланса. В итоге получаем, что коэффициент перед H2SO4 равен 11+3=14. Далее вычисляем коэффициент перед SO2, который равен 4+14-3=15.
+ H2O
