Для того чтобы сбалансировать химическое уравнение реакции:
[ \text{Na}_2\text{SO}_3 + \text{KIO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{I}_2 + \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{H}_2\text{O} ]
следует выполнить несколько шагов. Сначала определим, что это за реакция. Это окислительно-восстановительная реакция, в которой сульфит-ион ((\text{SO}_3^{2-})) окисляется до сульфата ((\text{SO}_4^{2-})), а йодат-ион ((\text{IO}_3^{-})) восстанавливается до элементарного йода ((\text{I}_2)).
Шаг 1: Определение полуреакций
Окисление:
[
\text{SO}_3^{2-} \rightarrow \text{SO}_4^{2-}
]
Восстановление:
[
\text{IO}_3^{-} \rightarrow \text{I}_2
]
Шаг 2: Балансировка полуреакций
Окисление:
[
\text{SO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{SO}_4^{2-} + 2\text{H}^+ + 2e^-
]
Восстановление:
[
\text{IO}_3^{-} + 6\text{H}^+ + 5e^- \rightarrow \text{I}_2 + 3\text{H}_2\text{O}
]
Шаг 3: Уравнивание числа электронов
Чтобы уравнять число электронов в окислительной и восстановительной полуреакциях, умножим окислительную полуреакцию на 5, а восстановительную на 2:
[
5(\text{SO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{SO}_4^{2-} + 2\text{H}^+ + 2e^-)
]
[
2(\text{IO}_3^{-} + 6\text{H}^+ + 5e^- \rightarrow \text{I}_2 + 3\text{H}_2\text{O})
]
Шаг 4: Суммирование полуреакций
Теперь сложим две полуреакции:
[
5\text{SO}_3^{2-} + 5\text{H}_2\text{O} \rightarrow 5\text{SO}_4^{2-} + 10\text{H}^+ + 10e^-
]
[
2\text{IO}_3^{-} + 12\text{H}^+ + 10e^- \rightarrow 2\text{I}_2 + 6\text{H}_2\text{O}
]
Сложим их, исключая электроны:
[
5\text{SO}_3^{2-} + 5\text{H}_2\text{O} + 2\text{IO}_3^{-} + 12\text{H}^+ \rightarrow 5\text{SO}_4^{2-} + 10\text{H}^+ + 2\text{I}_2 + 6\text{H}_2\text{O}
]
Шаг 5: Упрощение и балансировка
Сократим (10\text{H}^+) с обеих сторон:
[
5\text{SO}_3^{2-} + 2\text{IO}_3^{-} + 2\text{H}^+ \rightarrow 5\text{SO}_4^{2-} + 2\text{I}_2 + \text{H}_2\text{O}
]
Шаг 6: Восстановление полного уравнения
Теперь восстановим полное уравнение с учетом всех компонентов:
[
5\text{Na}_2\text{SO}_3 + 2\text{KIO}_3 + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{I}_2 + 5\text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{H}_2\text{O} + \text{K}_2\text{SO}_4
]
Сбалансируем все атомы:
[
5\text{Na}_2\text{SO}_3 + 2\text{KIO}_3 + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{I}_2 + 5\text{Na}_2\text{SO}_4 + 3\text{H}_2\text{O} + \text{K}_2\text{SO}_4
]
Итак, финальное уравнение выглядит следующим образом:
[
5\text{Na}_2\text{SO}_3 + 2\text{KIO}_3 + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{I}_2 + 5\text{Na}_2\text{SO}_4 + 3\text{H}_2\text{O} + \text{K}_2\text{SO}_4
]
Таким образом, уравнение сбалансировано.