Решение: Электронный баланс реакции алюминия
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в схеме реакции $\mathrm{H_2SO_4 + Al \rightarrow H_2S + Al_2(SO_4)_3 + H_2O}$. Запишите формулы вещества или частицы окислителя и восстановителя. Укажите, какое из этих веществ или частиц является окислителем, а какое — восстановителем.
Решение по шагам
6 шаговОпределяем степени окисления элементов, которые изменяются. Алюминий является простым веществом и имеет степень окисления $0$, а в составе $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$ его степень окисления равна $+3$. Сера в $\mathrm{H_2SO_4}$ имеет степень окисления $+6$, а в $\mathrm{H_2S}$ — $-2$.
$$\mathrm{Al^0 \rightarrow Al^{+3} + 3e^-}$$Алюминий отдаёт электроны и окисляется. Сера принимает электроны и восстанавливается.
$$\mathrm{S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}}$$Уравниваем число отданных и принятых электронов. Наименьшее общее кратное чисел 3 и 8 равно 24.
$$\mathrm{8Al^0 - 24e^- \rightarrow 8Al^{+3};\quad 3S^{+6} + 24e^- \rightarrow 3S^{-2}}$$Ставим коэффициенты перед алюминием и сульфидом водорода: $8$ и $3$. Для образования $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$ требуется 4 частицы этого вещества, поэтому перед $\mathrm{H_2SO_4}$ ставим коэффициент $3 + 3 \cdot 4 = 15$.
$$\mathrm{15H_2SO_4 + 8Al \rightarrow 3H_2S + 4Al_2(SO_4)_3 + H_2O}$$Балансируем водород и кислород. Из 15 молекул серной кислоты содержится 30 атомов водорода; 6 из них входят в состав 3 молекул $\mathrm{H_2S}$, остальные 24 образуют 12 молекул воды.
$$\mathrm{15H_2SO_4 + 8Al \rightarrow 3H_2S + 4Al_2(SO_4)_3 + 12H_2O}$$Алюминий повышает степень окисления и является восстановителем. Сера в серной кислоте понижает степень окисления и является окислителем.
$\mathrm{15H_2SO_4 + 8Al \rightarrow 3H_2S + 4Al_2(SO_4)_3 + 12H_2O}$; окислитель — $\mathrm{H_2SO_4}$, восстановитель — $\mathrm{Al}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать серу в составе серной кислоты со степенью окисления $-2$ вместо $+6$.
Путать окислитель и восстановитель: окислитель принимает электроны, а восстановитель отдаёт.
Не учитывать коэффициент 3 перед $\mathrm{H_2S}$ при подсчёте атомов серы и водорода.
Записывать коэффициент 4 перед $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$, но не увеличивать соответственно количество серной кислоты.