SO2 + KMnO4 + KOH → ???
Вспоминаем, что перманганат калия является сильным окислителем, следовательно, он будет окислять оксид серы (IV). Также нужно помнить правило о том, как восстанавливается марганец в KMnO4 в различных средах:
| Среда: | Продукт восстановления |
|---|---|
| кислая среда: | Mn+2 (соль соответствующей кислоты) |
| нейтральная среда: | MnO2 |
| щелочная среда: | MnO42– |
Сера в ст. ок. +4 может окислиться только до ст. ок. +6, т.е. до сульфат-иона, так как реакция идет в растворе. Следовательно, мы точно знаем, что образуются MnO42– и SO42–. Предварительно запишем продукты реакции:
SO2 + KMnO4 + KOH → SO42– + MnO42–
Теперь необходимо составить уравнения процессов восстановления и окисления, используя правило, данное в самом начале этого раздела, начнем с окисления:
SO2 окисляется в SO42–, т.е. не хватает двух атомов кислорода. Следовательно, подходит строчка г) правила: нужно добавить гидроксид-ионы, которые и дадут нам недостающие атомы кислорода, в итоге образуя воду:
SO2 + OH– → SO42– + H2O
Следующим шагом уравниваем число атомов как в обычном химическом уравнении:
SO2 + 4OH– → SO42– + 2H2O
Затем уравниваем заряд, вычитая необходимое количество электронов, т.к это процесс окисления:
SO2 + 4OH– -2е → SO42– + 2H2O
Теперь заряд 2- с обеих сторон полуреакции.
Аналогично поступаем с процессом восстановления. Так как MnO4– превращается в MnO42–, нам не нужно ни прибавлять, ни связывать лишние атомы кислорода. В этом случае просто необходимо добавить один электрон:
MnO4– + 1e → MnO42–
В итоге получаем следующие две полуреакции:
SO2 + 4OH– -2е → SO42– + 2H2O
MnO4– + 1e → MnO42–
Чтобы принимать и отдавать одинаковое количество электронов, второе уравнение нужно домножить на 2:
SO2 + 4OH– -2е → SO42– + 2H2O
2MnO4– + 2e → 2MnO42–
Складываем левые и правые части этих полуреакций:
SO2 + 4OH– -2е + 2MnO4– + 2e → SO42– + 2H2O + 2MnO42–
Электроны сокращаются:
SO2 + 4OH– + 2MnO4– → SO42– + 2H2O + 2MnO42–
На последнем шаге добавляем ионы, которые не изменили степень окисления, т.е. в данном случае K+:
SO2 + 4KOH + 2KMnO4 → K2SO4 + 2H2O + 2K2MnO4
Убеждаемся, что коэффициенты автоматически расставлены верно.