Данное уравнение реакции представляет собой окислительно-восстановительный процесс, в котором происходит обмен электронами между различными элементами. Давайте разберем его подробнее и расставим коэффициенты.
Исходное уравнение:
[ \text{FeSO}_4 + \text{KMnO}_4 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{MnSO}_4 + \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{H}_2\text{O} ]
Определение степени окисления:
- В (\text{FeSO}_4), Fe имеет степень окисления +2.
- В (\text{KMnO}_4), Mn имеет степень окисления +7.
- В (\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3), Fe имеет степень окисления +3.
- В (\text{MnSO}_4), Mn имеет степень окисления +2.
Определение изменений степени окисления:
- Железо (Fe) окисляется: ( \text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+} ). Изменение: +1 электрон.
- Марганец (Mn) восстанавливается: ( \text{Mn}^{7+} \rightarrow \text{Mn}^{2+} ). Изменение: -5 электронов.
Составление электронного баланса:
Для уравнивания количества потерянных и приобретенных электронов, найдем наименьшее общее кратное:
- Fe: ( 1 \cdot 5 = 5 ) электронов теряет.
- Mn: ( 5 \cdot 1 = 5 ) электронов получает.
Таким образом, 5 атомов Fe будут отдавать электроны 1 атому Mn.
Расстановка коэффициентов:
Поставим коэффициенты перед (\text{FeSO}_4) и (\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3) с учетом баланса по железу:
- 10 (\text{FeSO}_4) → 5 (\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3).
Баланс по марганцу:
- 2 (\text{KMnO}_4) → 2 (\text{MnSO}_4).
Баланс по сульфату ((\text{SO}_4^{2-})):
- В левой части: (10 \times 1 + 2 \times 1 + x \times 1) = (10 + 2 + x).
- В правой части: (5 \times 3 + 2 + x) = (15 + 2 + x).
После балансировки:
[ 10 \text{FeSO}_4 + 2 \text{KMnO}_4 + 8 \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 5 \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 2 \text{MnSO}_4 + \text{K}_2\text{SO}_4 + 8 \text{H}_2\text{O} ]
Проверка баланса по другим элементам:
- Калий: 2 слева и 2 справа.
- Водород: 16 слева и 16 справа.
- Кислород: 48 слева и 48 справа.
Все элементы и заряды сбалансированы, что подтверждает правильность расстановки коэффициентов.