Соединения и простые вещества, проявляющие только окислительные свойства, обладают высокой электроотрицательностью или содержат атомы в высоких степенях окисления.
Из предложенного перечня такие вещества:
F2 (фтор) – это простое вещество, которое проявляет исключительно окислительные свойства, так как фтор является самым электроотрицательным элементом и всегда стремится принять электроны, превращаясь в ион F⁻.
KMnO4 (перманганат калия) – это соединение, в котором марганец находится в степени окисления +7, что делает его сильным окислителем. В реакциях восстановления марганец может переходить в более низкие степени окисления.
HNO3 (азотная кислота) – это соединение, в котором азот находится в степени окисления +5. Азотная кислота является сильным окислителем, особенно в кислой среде, где азот может восстанавливаться до оксидов азота (например, NO, NO2).
Теперь, составим уравнение электронного баланса и расставим коэффициенты в уравнении реакции:
[ \text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{S} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 + \text{NO} + \text{H}_2\text{O} ]
Определяем степени окисления элементов, участвующих в реакции:
- ( \text{HNO}_3 ): ( \text{N} ) в степени окисления +5.
- ( \text{H}_2\text{S} ): ( \text{S} ) в степени окисления -2.
- ( \text{H}_2\text{SO}_4 ): ( \text{S} ) в степени окисления +6.
- ( \text{NO} ): ( \text{N} ) в степени окисления +2.
Определяем, какие элементы окисляются и какие восстанавливаются:
- ( \text{S} ) в ( \text{H}_2\text{S} ) окисляется с -2 до +6 (повышение степени окисления на 8).
- ( \text{N} ) в ( \text{HNO}_3 ) восстанавливается с +5 до +2 (понижение степени окисления на 3).
Составляем уравнения полуреакций:
- Окисление: ( \text{S}^{-2} \rightarrow \text{S}^{+6} + 8e^- ).
- Восстановление: ( \text{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{+2} ).
Уравниваем количество электронов в полуреакциях:
- Окисление: ( 1 \times (\text{S}^{-2} \rightarrow \text{S}^{+6} + 8e^-) ).
- Восстановление: ( 8/3 \times (\text{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{+2}) ).
Уравниваем уравнение реакции:
[ 3\text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{S} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 + 3\text{NO} + \text{H}_2\text{O} ]
Однако, для уравнивания кислородных и водородных атомов:
[ 3\text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{S} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 + 3\text{NO} + 2\text{H}_2\text{O} ]
Итак, окончательное уравнение реакции с расставленными коэффициентами:
[ 3\text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{S} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 + 3\text{NO} + 2\text{H}_2\text{O} ]