Для решения задачи необходимо рассмотреть окислительно-восстановительную реакцию между оксалатом аммония ((NH_4)_2C_2O_4), перманганатом калия (KMnO_4) и серной кислотой (H_2SO_4). Давайте разберем полуреакции окисления и восстановления, которые происходят в этой системе.
- Полуреакция окисления:
Оксалат-ион (C_2O_4^{2-}) будет окисляться до углекислого газа (CO_2). Полуреакция окисления выглядит следующим образом:
[ C_2O_4^{2-} \rightarrow 2CO_2 + 2e^- ]
- Полуреакция восстановления:
Ион перманганата (MnO_4^-) будет восстанавливаться до иона марганца (Mn^{2+}) в кислой среде. Для этого процесса полуреакция восстановления представляется так:
[ MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O ]
Теперь давайте уравняем количество электронов в обеих полуреакциях и составим полное ионное уравнение реакции.
- Уравнивание электронов:
Для уравнивания электронов, умножим полуреакцию окисления на 5 и полуреакцию восстановления на 2:
[ 5(C_2O_4^{2-} \rightarrow 2CO_2 + 2e^-) ]
[ 2(MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O) ]
Теперь, обе полуреакции дают 10 электронов.
- Суммирование полуреакций:
Теперь сложим полуреакции:
[ 5C_2O_4^{2-} + 2MnO_4^- + 16H^+ \rightarrow 10CO_2 + 2Mn^{2+} + 8H_2O ]
В этом уравнении учитывается, что оксалат аммония предоставляет оксалат-ион, а ионы (H^+) поступают из серной кислоты. Полное молекулярное уравнение будет выглядеть сложнее, так как необходимо учесть все присутствующие ионы:
[ 5(NH_4)_2C_2O_4 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 10CO_2 + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 5(NH_4)_2SO_4 + 8H_2O ]
Это уравнение показывает, что оксалат аммония и перманганат калия реагируют в присутствии серной кислоты, образуя углекислый газ, сульфат марганца, сульфат калия, сульфат аммония и воду.