Zadanie 3.2 – Reakcja tlenku jodu(V) z tlenkiem węgla(II)
Analiza substratów
Tlenek jodu(V): $\text{I}_2\text{O}_5$ (jod na +V stopniu utlenienia)
Tlenek węgla(II): $\text{CO}$ (węgiel na +II stopniu utlenienia)
-
Krok 1 – Określenie stopni utlenienia pierwiastków w substratach
W $\text{I}_2\text{O}_5$: tlen ma stopień utlenienia $-2$, więc jod ma stopień utlenienia $+5$.
W $\text{CO}$: tlen ma stopień utlenienia $-2$, więc węgiel ma stopień utlenienia $+2$.
-
Krok 2 – Ustalenie, co ulega utlenieniu, a co redukcji
Reakcja jest utlenianiem-redukcją (redoks), co oznacza, że nastąpi zmiana stopni utlenienia:
- Węgiel w $\text{CO}$ ulega utlenieniu: stopień utlenienia wzrasta z $+2$ do $+4$ (produkt: $\text{CO}_2$).
- Jod w $\text{I}_2\text{O}_5$ ulega redukcji: stopień utlenienia spada z $+5$ do $0$ (produkt: $\text{I}_2$).
-
Krok 3 – Identyfikacja produktów reakcji
Produktami reakcji są:
- Jod cząsteczkowy: $\text{I}_2$
- Tlenek węgla(IV): $\text{CO}_2$
-
Krok 4 – Bilansowanie metodą bilansu elektronowego
Zmiany stopni utlenienia na jeden atom:
- C: $+2 \rightarrow +4$, zmiana o $+2$ (utlenianie, jeden atom C oddaje 2 elektrony)
- I: $+5 \rightarrow 0$, zmiana o $-5$ (redukcja, jeden atom I przyjmuje 5 elektronów)
Bilans elektronowy (NWW z 2 i 5 to 10):
$$2 \times \text{I} \text{ przyjmuje łącznie } 10e^- \quad \Longleftrightarrow \quad 5 \times \text{C} \text{ oddaje łącznie } 10e^-$$
Zatem współczynniki: $5\,\text{CO}$ oraz $\text{I}_2\text{O}_5$ zawiera $2$ atomy jodu → bierzemy $1$ cząsteczkę $\text{I}_2\text{O}_5$.
-
Krok 5 – Zapisanie i sprawdzenie równania
Wstępne równanie z wyznaczonymi współczynnikami:
$$\text{I}_2\text{O}_5 + 5\,\text{CO} \rightarrow \text{I}_2 + 5\,\text{CO}_2$$
Sprawdzenie bilansu atomów:
- Jod: lewa strona $2$, prawa strona $2$ ✓
- Tlen: lewa strona $5 + 5 = 10$, prawa strona $5 \times 2 = 10$ ✓
- Węgiel: lewa strona $5$, prawa strona $5$ ✓
Sprawdzenie bilansu ładunku elektronowego:
- Utlenianie: $5 \times (+2) = 10$ elektronów oddanych ✓
- Redukcja: $2 \times (+5) = 10$ elektronów przyjętych ✓
Wynik końcowy
Równanie reakcji tlenku jodu(V) z tlenkiem węgla(II) w formie cząsteczkowej:
$$\boxed{\text{I}_2\text{O}_5 + 5\,\text{CO} \rightarrow \text{I}_2 + 5\,\text{CO}_2}$$
W reakcji tej $\text{CO}$ jest reduktorem (węgiel utlenia się z $+2$ do $+4$), natomiast $\text{I}_2\text{O}_5$ jest utleniaczem (jod redukuje się z $+5$ do $0$).
