Присоединиться

Химия·Окислительно-восстановительные реакции·9–11 класс

Обжиг пирита: расставить коэффициенты в FeS2 + O2 = Fe2O3 + SO2

Условие

Первая стадия производства серной кислоты — обжиг пирита, при котором получают оксид железа(III) и сернистый газ: FeS2+O2Fe2O3+SO2FeS_2 + O_2 \to Fe_2O_3 + SO_2. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса, учитывая, что в пирите железо имеет степень окисления +2+2, а сера 1-1. Сколько электронов отдаёт одна формульная единица пирита?

Ответ

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO24FeS_2 + 11O_2 = 2Fe_2O_3 + 8SO_2; одна формульная единица FeS2FeS_2 отдаёт 11 электронов.

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Разбираемся со степенями окисления в пирите

    Формулу FeS2FeS_2 легко прочитать неверно. Пирит — это не сульфид с серой 2-2, а дисульфид: в его решётке есть группировка S22S_2^{2-} с ковалентной связью между двумя атомами серы.

    Заряд 2-2 делится на два атома, поэтому на каждый атом серы приходится 1-1, а железу остаётся +2+2. Проверка суммы: (+2)+2(1)=0(+2) + 2 \cdot (-1) = 0.

    Если бы сера была 2-2, железу пришлось бы приписать несуществующую степень +4+4 — это первый признак ошибки.

  2. Шаг 2. Кто окисляется, а кто восстанавливается

    В продуктах: Fe2+3O32Fe_2^{+3}O_3^{-2} и S+4O22S^{+4}O_2^{-2}, кислород вступал в реакцию в виде O20O_2^{0}.

    Железо: +2+3+2 \to +3, отдаёт 1 электрон.

    Сера: 1+4-1 \to +4, отдаёт 5 электронов на атом.

    Кислород: 020 \to -2, принимает электроны.

    Важный момент: восстановителя здесь два, но оба сидят в одном веществе в жёстком соотношении 1:21:2, поэтому разводить их по отдельным строкам баланса с независимыми множителями нельзя.

Осталось ещё 3 шага — откроются после входа:

  • Шаг 3. Объединённая полуреакция окисления
  • Шаг 4. Уравниваем с кислородом
  • Шаг 5. Проверка по всем элементам
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Приписывают сере в пирите степень 2-2; тогда у железа выходит +4+4, и весь баланс ломается.

  • Пишут для железа и для серы отдельные строки с независимыми множителями, теряя жёсткое соотношение 1:21:2 внутри FeS2FeS_2.

  • Учитывают только окисление серы и забывают, что железо тоже отдаёт электрон — получают 10 вместо 11.

  • Берут для кислорода схему O2+2e2O2O_2 + 2e^- \to 2O^{-2}: тогда множители выходят 22 и 1111, и запись 2FeS2+11O2=Fe2O3+4SO22FeS_2 + 11O_2 = Fe_2O_3 + 4SO_2 не сходится по кислороду (2222 слева против 1111 справа). На молекулу O2O_2 приходится 4 электрона.

Другие задачи по теме «Окислительно-восстановительные реакции»