6. Zn + H2SO4 (конц.) → ZnSO4+H2S + H2O. Определите окислитель и восстановитель. Напишите электронный баланс Расставьте коэффициенты

6. Определение окислителя, восстановителя и составление электронного баланса:

Реакция: \( Zn + H_2SO_4 \text{(конц.)} \rightarrow ZnSO_4 + H_2S + H_2O \)

1. Определим степени окисления элементов в реакции:

• Zn: 0 \( \rightarrow \) +2 (в ZnSO₄)
• H: +1 (в H₂SO₄) \( \rightarrow \) +1 (в H₂S), +1 (в H₂O)
• S: +6 (в H₂SO₄) \( \rightarrow \) -2 (в H₂S)
• O: -2 (остается без изменения)

2. Составим электронный баланс:

Zn⁰ \( \rightarrow \) Zn⁺² + 2e^- (восстановитель, отдает электроны)

S⁺⁶ + 8e^- \( \rightarrow \) S^-2 (окислитель, принимает электроны)

3. Уравниваем число отданных и принятых электронов. Умножаем первую полуреакцию на 4, вторую — на 1:

4Zn⁰ \( \rightarrow \) 4Zn⁺² + 8e^-

S⁺⁶ + 8e^- \( \rightarrow \) S^-2

4. Расставляем коэффициенты в уравнении реакции:

4Zn + H₂SO₄ \( \text{(конц.)} \rightarrow 4ZnSO₄ + H₂S + H₂O

5. Уравниваем остальные элементы:

В правой части: 4 атома Zn, 1 атом S, 4 сульфат-иона (SO₄^2-). Значит, нам нужно 4 сульфат-иона в левой части, что соответствует 4H₂SO₄.

4Zn + 4H₂SO₄ \( \text{(конц.)} \rightarrow 4ZnSO₄ + H₂S + H₂O

Считаем водород: слева 4 * 2 = 8 атомов H. Справа: 2 атома H в H₂S. Остается 8 - 2 = 6 атомов H, которые должны быть в воде. Значит, перед H₂O ставим коэффициент 3 (3 * 2 = 6).

4Zn + 4H₂SO₄ \( \text{(конц.)} \rightarrow 4ZnSO₄ + H₂S + 3H₂O

Проверяем кислород: слева 4 * 4 = 16 атомов O. Справа: 4 * 4 (в ZnSO₄) + 1 (в H₂S) + 3 * 1 (в H₂O) = 16 + 1 + 3 = 20 атомов O. Баланс не сошелся. Это означает, что серная кислота является и окислителем, и источником сульфат-ионов.

Скорректируем баланс, учитывая, что серная кислота в данном случае выступает как окислитель (S⁺⁶) и как источник сульфат-ионов (SO₄^2-).

Правильное уравнение реакции:

Zn + 2H₂SO₄ (конц.) → ZnSO₄ + H₂S + 2H₂O

Проверим степени окисления и баланс:

Zn⁰ \( \rightarrow \) Zn⁺² + 2e^- | * 4

S⁺⁶ + 8e^- \( \rightarrow \) S^-2 | * 1

4Zn + S⁺⁶ → 4Zn⁺² + S^-2

4Zn + H₂SO₄ + H₂SO₄ \( \rightarrow \) 4ZnSO₄ + H₂S + 2H₂O

Теперь посчитаем водород: слева 2*2=4 атома H. Справа: 2 атома H в H₂S + 2*2=4 атома H в 2H₂O. Всего 6 атомов H. Это не соответствует.

Пересмотрим процесс:

Уравнение реакции:

\( Zn + 2H_2SO_4 (конц.) \rightarrow ZnSO_4 + H_2S + 2H_2O \)

Степени окисления:

Zn⁰ \( \rightarrow \) Zn⁺²

S⁺⁶ \( \rightarrow \) S^-2

Баланс:

Zn⁰ - 2e^- \( \rightarrow \) Zn⁺² | * 4

S⁺⁶ + 8e^- \( \rightarrow \) S^-2 | * 1

Коэффициенты перед Zn и H₂S расставлены верно.

4 Zn + ? H₂SO₄ \( \(\text{(конц.)}\) \(\rightarrow\) 4 ZnSO₄ + 1 H₂S + ? H₂O

Теперь уравняем серу. В правой части 4 атома S в ZnSO₄ и 1 атом S в H₂S. Всего 5 атомов S. Значит, в левой части должно быть 5 молекул H₂SO₄.

4Zn + 5 H₂SO₄ \( \(\text{(конц.)}\) \(\rightarrow\) 4ZnSO₄ + H₂S + ? H₂O

Уравняем водород. Слева 5 * 2 = 10 атомов H. Справа 2 атома H в H₂S. Остается 10 - 2 = 8 атомов H. Значит, перед H₂O ставим коэффициент 4 (4 * 2 = 8).

4Zn + 5H₂SO₄ \( \(\text{(конц.)}\) \(\rightarrow\) 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

Проверим кислород: слева 5 * 4 = 20 атомов O. Справа: 4 * 4 (в ZnSO₄) + 4 * 1 (в H₂O) = 16 + 4 = 20 атомов O. Баланс сошелся.

Окислитель: H₂SO₄ (атомы S⁺⁶)

Восстановитель: Zn (атомы Zn⁰)

Ответ: 4Zn + 5H₂SO₄ (конц.) → 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O. Окислитель — H₂SO₄, восстановитель — Zn.