Rozwiązanie:

1.

Zapis równania procesu utleniania i równania procesu redukcji w formie elektronowo-jonowej:

Proces utleniania:	$\mathrm{Mn}{}^{2+}+12\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \mathrm{MnO}{}_4{}^{-}+5\mathrm{e}{}^{-}+8\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$
Proces redukcji:	$\mathrm{S}{}_2\mathrm{O}{}_8{}^{2-}+2\mathrm{e}{}^{-}\to 2\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}$

2.

Zapis równania reakcji w formie jonowej:

$5\mathrm{S}{}_2\mathrm{O}{}_8{}^{2-}+2\mathrm{Mn}{}^{2+}+24\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to 10\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}+2\mathrm{MnO}{}_4{}^{-}+16\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$

 

---

Wyjaśnienie:

1.

Aby zapisać równanie procesu utleniania i równanie procesu redukcji w formie elektronowo-jonowej należy:

• zidentyfikować wszystkie atomy, które zmieniają swój stopień utlenienia:

 $\mathrm{S}{}_2\mathbf{O}{}_8{}^{2-}+\mathbf{M}{\mathbf{n}}^{2+}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \mathrm{S}\mathbf{O}{}_4{}^{2-}+\stackrel{\text{VII}}{\mathbf{Mn}}\mathrm{O}{}_4{}^{-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$

Aby dokładnie określić, które z atomów w jonie S₂O₈^2- ulegają procesowi redukcji - przydatne może okazać się narysowanie wzoru strukturalnego tego jonu:

Stopień utlenienia dwóch atomów tlenu tworzących mostek tlenowy wynosi -I i to one redukują się do dwóch atomów tlenu na -II stopniu utlenienia - po jednym, w każdym jonie SO₄^2-.

• zidentyfikować reduktor (związek, jon, cząsteczkę), który/która zawsze oddaje elektrony, czyli bierze udział w procesie utleniania: Mn²⁺.
• zidentyfikować utleniacz (związek, jon, cząsteczkę), który/która zawsze przyjmuje elektrony, czyli bierze udział w procesie redukcji: S₂O₈^2-.
• obliczyć ilość elektronów potrzebną do zmiany stopni utlenienia dla reduktora i dla utleniacza:

proces utleniania:	$\mathrm{Mn}{}^{2+}\to \stackrel{\text{VII}}{\mathrm{Mn}}+5\mathrm{e}{}^{-}$
proces redukcji:	$2\stackrel{\text{-I}}{\mathrm{O}}+2\mathrm{e}{}^{-}\to 2\stackrel{\text{-II}}{\mathrm{O}}$ stąd: $\mathrm{S}{}_2\mathrm{O}{}_8{}^{2-}+2\mathrm{e}{}^{-}\to 2\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}$

• dopisać ewentualne pozostałe związki, jony lub cząsteczki, które biorą udział w danym procesie utleniania i danym procesie redukcji: w analizowanym równaniu reakcji takich nie ma.
• dopisać środowisko reakcji (w przypadku wodnego np.: H₂O, H⁺, H₃O⁺, OH^-), tak aby zbilansować ładunki po obu stronach równania oraz aby zgadzała się liczba atomów po lewej i prawej stronie równania:

proces utleniania:	$\mathrm{Mn}{}^{2+}+12\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \stackrel{\text{VII}}{\mathrm{Mn}}\mathrm{O}{}_4{}^{-}+5\mathrm{e}{}^{-}+8\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$
proces redukcji:	$\mathrm{S}{}_2\mathrm{O}{}_8{}^{2-}+2\mathrm{e}{}^{-}\to 2\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}$

 

2.

Aby zapisać równanie analizowanej reakcji w formie jonowej wystarczy dodać stronami równanie procesu utleniania z równaniem procesu redukcji. Należy jednak pamiętać, aby wcześniej uzgodnić ilość elektronów biorących udział w obu procesach tak, aby była taka sama. W tym celu należy:

• równanie procesu utleniania pomnożyć razy 2,
• równanie procesu redukcji pomnożyć razy 5.

proces utleniania:	$2\mathrm{Mn}{}^{2+}+24\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \stackrel{\text{VII}}{2\mathrm{Mn}}\mathrm{O}{}_4{}^{-}+10\mathrm{e}{}^{-}+16\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$
proces redukcji:	$5\mathrm{S}{}_2\mathrm{O}{}_8{}^{2-}+10\mathrm{e}{}^{-}\to 10\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}$

Po dodaniu równań stronami i skróceniu ilości elektronów otrzymujemy:

$5\mathrm{S}{}_2\mathrm{O}{}_8{}^{2-}+2\mathrm{Mn}{}^{2+}+24\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to 10\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}+\stackrel{\text{VII}}{2\mathrm{Mn}}\mathrm{O}{}_4{}^{-}+16\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$