Условие задачи

Составьте уравнение реакции взаимодействия серы с бертолетовой солью KClO3, зная, что в результате её образуется хлорид калия и сернистый газ (при уравнивании используйте метод электронного баланса). Рассмотрите эту реакцию как окислительно-восстановительный процесс.

Решение

Нам дана задача составить уравнение окислительно-восстановительной реакции между элементарной серой (S) и бертолетовой солью хлората калия (KClO₃) с получением хлорида калия (KCl) и сернистого газа (SO₂). При уравнивании необходимо применять метод электронного баланса.

Ниже приведён подробный пошаговый разбор решения.

──────────────────────────────
1. Определяем, какие виды окислительно-восстановительных процессов происходят

Мы имеем следующие реакции превращения:
• Элементная сера (S) переходит в SO₂. При этом сере, имеющей степень окисления 0, необходимо отдать электроны, чтобы получить SO₂, где степень окисления серы равна +4. Таким образом, S окисляется.
• Анион хлорат (ClO₃⁻) в KClO₃ содержит хлор в степени окисления +5. При превращении в хлорид (Cl⁻) хлор приобретает степень окисления –1, то есть происходит восстановление.

──────────────────────────────
2. Записываем полуравнения для процессов окисления и восстановления

Предположим, что реакция идёт в кислой среде (такой подход часто используют для баланса с участием ClO₃⁻). Тогда

А) Окисление серы:
Сера (S) превращается в SO₂. Для уравнивания кислорода и водорода вводим воду и водородные ионы.
Начальное полуравнение:
S → SO₂
Чтобы на левой стороне появился недостающий кислород, добавим воду, а затем – водородные ионы для балансировки водорода:
S + 2H₂O → SO₂ + 4H⁺ + 4e⁻
Пояснения:
– По атомам: S – по 1, кислород: 2 воды дают 2, а в SO₂ – также 2.
– По водороду: 2H₂O – 4H, поэтому справа для балансировки 4H⁺.
– Электроны: для повышения степени окисления S (0 → +4) необходимо отдать 4 электрона.

Б) Восстановление хлорат-иона:
Хлор в ClO₃⁻ переходит в Cl⁻. Известно, что для восстановления Cl с +5 до –1 необходимо принять 6 электронов.
Начальное полуравнение:
ClO₃⁻ → Cl⁻
Балансируем кислород, добавляя воду, а затем водородными йонами:
ClO₃⁻ + 6H⁺ + 6e⁻ → Cl⁻ + 3H₂O
Пояснения:
– Кислород: ClO₃⁻ содержит 3 кислорода, справа – 3H₂O дают 3 кислорода.
– Водород: 3H₂O – 6H, поэтому вводим 6H⁺.
– Электроны: для понижения степени окисления на 6 единиц принимается 6e⁻.

──────────────────────────────
3. Приводим полуравнения к одинаковому количеству электронов

Чтобы сложить полуравнения, необходимо, чтобы число электронов, отданных в процессе окисления, было равно числу электронов, принятых в процессе восстановления. Наименьшее общее кратное для 4 и 6 – 12.

Умножаем:
• Полуравнение окисления умножим на 3:
3S + 6H₂O → 3SO₂ + 12H⁺ + 12e⁻
• Полуравнение восстановления умножим на 2:
2ClO₃⁻ + 12H⁺ + 12e⁻ → 2Cl⁻ + 6H₂O

──────────────────────────────
4. Складываем полуравнения и сокращаем одинаковые части

Складываем полученные уравнения:
3S + 6H₂O + 2ClO₃⁻ + 12H⁺ + 12e⁻ → 3SO₂ + 12H⁺ + 12e⁻ + 2Cl⁻ + 6H₂O

Замечаем, что по обеим сторонам присутствуют 6H₂O, 12H⁺ и 12e⁻ – их можно сократить:
Окончательно получаем:
3S + 2ClO₃⁻ → 3SO₂ + 2Cl⁻

──────────────────────────────
5. Восстанавливаем молекулярное уравнение с учётом ионов калия

Исходное вещество KClO₃ содержит ион калия K⁺, который не участвует в процессе переноса электронов и является «зрителем». Чтобы записать полное уравнение, вставляем ион калия в обе части:
2KClO₃ → 2ClO₃⁻ + 2K⁺
Аналогично, образование KCl происходит за счёт соединения Cl⁻ с K⁺:
2Cl⁻ + 2K⁺ → 2KCl

Подставляя их в уравнение:
3S + 2KClO₃ → 3SO₂ + 2KCl

──────────────────────────────
6. Проверка баланса по всем элементам

• Сера: слева 3S, справа 3SO₂ (3 S) – сходятся.
• Хлор: 2 (из 2KClO₃) слева, справа – 2 в 2KCl.
• Калий: 2K слева, 2K справа.
• Кислород: 2KClO₃ дают 2×3 = 6 кислородов, 3SO₂ дают 3×2 = 6 кислородов.
• Водород: в итоговом молекулярном уравнении водород отсутствует, так что всё сходится.

──────────────────────────────
7. Итоговое уравнение

Ответ: 3S + 2KClO₃ → 3SO₂ + 2KCl

Это уравнение отражает окислительно-восстановительный процесс с участием серы, которая окисляется до SO₂ (отдавая 4 электрона на атом, всего 12 электронов при 3 атомах), и хлора из ClO₃⁻, который восстанавливается до Cl⁻ (принимая 6 электронов на ион, всего 12 электронов при 2 ионах). Использование метода электронного баланса позволяет точно уравнять количество передаваемых электронов.

──────────────────────────────
Вывод

Задача относится к разделу неорганической химии, в частности – к окислительно-восстановительным процессам. Применён метод электронного баланса для уравнивания реакции. Финальным ответом является:

3S + 2KClO₃ → 3SO₂ + 2KCl