9. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса: HI + H₂SO₄ → I₂↓ + H₂S + H₂O Определите окислитель и восстановитель

Решение:

1. Определим степени окисления всех элементов в реакции:

• В HI: H⁺¹, I⁻¹
• В H₂SO₄: H⁺¹, S⁺⁶, O⁻²
• В I₂: I⁰
• В H₂S: H⁺¹, S⁻²
• В H₂O: H⁺¹, O⁻²

2. Определим элементы, у которых изменилась степень окисления:

• Йод (I) изменил степень окисления с -1 до 0 (окисление).
• Сера (S) изменила степень окисления с +6 до -2 (восстановление).

3. Составим электронный баланс:

• Окисление: 2I⁻¹ - 2e⁻ → I₂⁰ (иод восстановитель)
• Восстановление: S⁺⁶ + 6e⁻ → S⁻² (сера окислитель)

4. Уравняем количество отданных и принятых электронов. Для этого умножим полуреакцию окисления на 3, а полуреакцию восстановления оставим без изменений:

• Окисление: 2I⁻¹ - 2e⁻ → I₂⁰ (×3) → 6I⁻¹ - 6e⁻ → 3I₂⁰
• Восстановление: S⁺⁶ + 6e⁻ → S⁻² (×1) → S⁺⁶ + 6e⁻ → S⁻²

5. Расставим коэффициенты в уравнении реакции:

• Перед I₂ ставим коэффициент 3.
• Перед H₂SO₄ (источник S⁺⁶) ставим коэффициент 1.
• Перед H₂S (продукт восстановления серы) ставим коэффициент 1.
• Теперь уравняем водород. В левой части: 1 (из HI) + 2 (из H₂SO₄) = 3 атома водорода. В правой части: 2 (из H₂S) + 2 (из H₂O) = 4 атома водорода. Не хватает водорода.
• Проверим еще раз. В левой части: HI (1 H) + H₂SO₄ (2 H) = 3 H. В правой части H₂S (2 H) + H₂O (2 H) = 4 H.
• Нужно скорректировать коэффициенты.

Повторная попытка уравнивания:

Баланс: 6I⁻ → 3I₂, S⁺⁶ → S⁻² (6e⁻)

Исходное уравнение: HI + H₂SO₄ → I₂ + H₂S + H₂O

Расставляем коэффициенты из баланса:

6HI + 1H₂SO₄ → 3I₂ + 1H₂S + H₂O

Теперь уравниваем водород:

В левой части: 6 (из HI) + 2 (из H₂SO₄) = 8 атомов H.

В правой части: 2 (из H₂S) + 2 (из H₂O) = 4 атома H. Нам нужно 8 атомов H, значит, коэффициент перед H₂O должен быть 4 (4 × 2 = 8).

6HI + 1H₂SO₄ → 3I₂ + 1H₂S + 4H₂O

Проверим кислород:

В левой части: 4 (из H₂SO₄).

В правой части: 4 (из 4H₂O).

Баланс соблюден.

Окислитель и восстановитель:

• Восстановитель: вещество, которое отдает электроны и повышает свою степень окисления. В данном случае это HI (йод из -1 до 0).
• Окислитель: вещество, которое принимает электроны и понижает свою степень окисления. В данном случае это H₂SO₄ (сера из +6 до -2).

Ответ: 6HI + H₂SO₄ → 3I₂ + H₂S + 4H₂O. Окислитель: H₂SO₄. Восстановитель: HI.