Для составления уравнения реакции методом электронного баланса сначала необходимо определить, какие элементы изменяют степень окисления в ходе реакции, а затем сбалансировать эти изменения.
- Определение степеней окисления:
- В H₂SO₄: водород (H) имеет степень окисления +1, кислород (O) -2, сера (S) +6.
- В Cu₂O: медь (Cu) имеет степень окисления +1, кислород (O) -2.
- В CuSO₄: медь (Cu) имеет степень окисления +2, сера (S) +6, кислород (O) -2.
- В SO₂: сера (S) имеет степень окисления +4, кислород (O) -2.
- В H₂O: водород (H) +1, кислород (O) -2.
- Определение изменения степеней окисления:
Медь (Cu) изменяет степень окисления с +1 в Cu₂O до +2 в CuSO₄. Это означает, что медь теряет один электрон на каждый атом:
[ \text{Cu}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + e^- ]
Сера (S) изменяет степень окисления с +6 в H₂SO₄ до +4 в SO₂. Это означает, что сера принимает два электрона:
[ \text{S}^{6+} + 2e^- \rightarrow \text{S}^{4+} ]
- Составление электронного баланса:
Для уравнивания электронов, потерянных и приобретенных, умножим реакции на соответствующие коэффициенты:
Медь: (2 \times (\text{Cu}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + e^-))
Таким образом, получаем, что 2 электрона теряются.
Сера: (\text{S}^{6+} + 2e^- \rightarrow \text{S}^{4+})
Таким образом, 2 электрона приобретаются.
- Составление уравнения с учетом электронного баланса:
Теперь можно составить уравнение, добавив коэффициенты:
- (2 \text{Cu}_2\text{O} + 2 \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 4 \text{CuSO}_4 + 2 \text{SO}_2 + 2 \text{H}_2\text{O})
- Определение окислителя и восстановителя:
Окислитель — это вещество, которое принимает электроны. В данном случае, сера (S) в составе H₂SO₄ принимает электроны, понижая степень окисления с +6 до +4, следовательно, H₂SO₄ является окислителем.
Восстановитель — это вещество, которое отдает электроны. В данном случае, медь (Cu) в составе Cu₂O отдает электроны, повышая степень окисления с +1 до +2, следовательно, Cu₂O является восстановителем.
Итак, уравнение реакции, составленное методом электронного баланса:
[ 2 \text{Cu}_2\text{O} + 2 \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 4 \text{CuSO}_4 + 2 \text{SO}_2 + 2 \text{H}_2\text{O} ]
Окислитель: H₂SO₄
Восстановитель: Cu₂O