Этот уравнением описывается окислительно-восстановительная реакция между дихроматом калия (K₂Cr₂O₇) и диоксидом серы (SO₂) в присутствии серной кислоты (H₂SO₄). Давайте разберем каждый компонент и саму реакцию подробнее.
Реакция и ее компоненты:
Дихромат калия (K₂Cr₂O₇): Дихромат калия является сильным окислителем. В водных растворах он диссоциирует на ионы K⁺ и Cr₂O₇²⁻. Ион Cr₂O₇²⁻ окисляет другие вещества, сам при этом восстанавливаясь до ионов Cr³⁺.
Диоксид серы (SO₂): Диоксид серы проявляет восстановительные свойства в кислой среде. Он окисляется до иона сульфата (SO₄²⁻).
Серная кислота (H₂SO₄): Серная кислота используется для создания кислой среды, необходимой для протекания данной окислительно-восстановительной реакции.
Уравнение реакции:
[ K_2Cr_2O_7 + SO_2 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + H_2O ]
Для понимания реакции, полезно записать её в виде двух полуреакций — окислительной и восстановительной.
Полуреакции:
- Восстановление ионов Cr₂O₇²⁻:
[ Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- \rightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O ]
- Окисление SO₂:
[ SO_2 + 2H_2O \rightarrow SO_4^{2-} + 4H^+ + 2e^- ]
Балансировка реакции:
Для балансировки общей реакции, нужно учесть количество электронов, участвующих в каждой полуреакции. В первой полуреакции участвуют 6 электронов, а во второй — 2 электрона. Чтобы уравнять количество электронов, умножим вторую полуреакцию на 3:
[ 3(SO_2 + 2H_2O \rightarrow SO_4^{2-} + 4H^+ + 2e^-) ]
Теперь количество электронов в обеих полуреакциях одинаково. Объединим их:
[ Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- + 3SO_2 + 6H_2O \rightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O + 3SO_4^{2-} + 12H^+ + 6e^- ]
Упростим уравнение, сократив одинаковые термины по обеим сторонам:
[ Cr_2O_7^{2-} + 3SO_2 + 2H_2O + 14H^+ \rightarrow 2Cr^{3+} + 3SO_4^{2-} + 7H_2O + 6H^+ ]
Сократив оставшиеся ионы водорода:
[ Cr_2O_7^{2-} + 3SO_2 + 2H_2O + 8H^+ \rightarrow 2Cr^{3+} + 3SO_4^{2-} + 7H_2O ]
Перепишем с учетом ионов K⁺ и H₂SO₄:
[ K_2Cr_2O_7 + 3SO_2 + 4H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 4H_2O ]
Заключение:
В результате реакции дихромат калия окисляет диоксид серы, превращаясь в сульфат хрома(III), при этом сам диоксид серы окисляется до сульфата. Серная кислота выступает как среда, поддерживающая реакцию.