§ 18. Классификация и общие характеристики химических реакций
*Пример 1.1. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции, в которой атомы трёх элементов изменяют свою степень окисления, на примере взаимодействия сульфида железа(II) с кислородом в соответствии со схемой:
«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»FeS«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«msub»«mi»Fe«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»SO«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mpadded voffset=¨+1px¨»«mo»§#8593;«/mo»«/mpadded»«mo».«/mo»«/math»
Решение
Найдём коэффициенты в уравнении этой окислительно-восстановительной реакции, для чего выполним следующие действия.
1. Обозначим степень окисления атомов элементов до и после протекания реакции согласно схеме:
«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mover»«mi»Fe«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mo»+«/mo»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»0«/mn»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«/mrow»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8594;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«msub»«mover»«mi»Fe«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»3«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»4«/mn»«/mrow»«/mover»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mpadded voffset=¨+1px¨»«mo»§#8593;«/mo»«/mpadded»«mo».«/mo»«/math»
Видим, что в этой реакции атомы железа окисляются до степени окисления +3, а атомы серы — до степени окисления +4, в результате чего каждая формульная единица FeS отдаёт 7 электронов. Кислород является окислителем, и каждая его молекула принимает по 4 электрона.
2. Составим схему электронного баланса. Учитывая, что в формульной единице FeS по одному атому железа и серы, а в молекуле O2 два атома кислорода, схема электронного баланса имеет вид:
| «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mover»«mrow»«mi»Fe«/mi»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mo»-«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msup»«mo»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mi»Fe«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»3«/mn»«/mrow»«/mover»«/math» | 1 | 7 | x4 | |
| «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mover»«mrow»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mo»-«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»6«/mn»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mo»-«/mo»«/msup»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»4«/mn»«/mrow»«/mover»«/math» | 6 | |||
| наименьшее общее кратное | 28 | |||
| «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»0«/mn»«/mover»«mrow»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»4«/mn»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mo»-«/mo»«/msup»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«/math» | 4 | x7 | ||
3. Расставим соответствующие коэффициенты перед формулами веществ:
«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mover»«mrow»«mn»4«/mn»«mover»«mi»Fe«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«/mrow»«mrow/»«/mover»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»7«/mn»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»0«/mn»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mover»«mi»Fe«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»3«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»4«/mn»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»4«/mn»«/mrow»«/mover»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mpadded voffset=¨+1px¨»«mo»§#8593;«/mo»«/mpadded»«mo».«/mo»«/math»