Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления элементов, которые их меняют в ходе химической реакции.

1. Определим степени окисления элементов:
В перманганате натрия $\text{Na}\overset{+1}{\text{Mn}}\overset{+7}{\text{O}}_4^{-2}$ марганец имеет степень окисления $+7$.
В гидроксиде натрия $\text{Na}\overset{+1}{\text{O}}^{-2}\overset{+1}{\text{H}}$ кислород имеет степень окисления $-2$.
В манганате натрия $\text{Na}_2^{+1}\overset{+6}{\text{Mn}}\text{O}_4^{-2}$ марганец переходит в степень окисления $+6$.
В молекулярном кислороде $\overset{0}{\text{O}}_2$ степень окисления равна $0$.

2. Составим электронный баланс:
Марганец принимает электроны (восстанавливается):
$\text{Mn}^{+7} + 1\bar{e} \rightarrow \text{Mn}^{+6}$ (процесс восстановления)
Кислород отдаёт электроны (окисляется). Учитываем, что в правой части образуется двухатомная молекула газа:
$2\text{O}^{-2} - 4\bar{e} \rightarrow \text{O}_2^{0}$ (процесс окисления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа переданных электронов (1 и 4), оно равно 4. Определим коэффициенты:
Для марганца: $4 : 1 = 4$
Для кислорода: $4 : 4 = 1$

4. Перенесём полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Ставим коэффициент 4 перед соединениями, содержащими марганец, и 1 перед кислородом:
$4\text{NaMnO}_4 + \text{NaOH} \rightarrow 4\text{Na}_2\text{MnO}_4 + \text{O}_2 + \text{H}_2\text{O}$

5. Уравняем остальные элементы (натрий и водород):
Справа у нас $4 \times 2 = 8$ атомов натрия. Слева в $4\text{NaMnO}_4$ уже есть 4 атома, значит, перед $\text{NaOH}$ нужно поставить коэффициент 4:
$4\text{NaMnO}_4 + 4\text{NaOH} \rightarrow 4\text{Na}_2\text{MnO}_4 + \text{O}_2 + \text{H}_2\text{O}$
Теперь проверим водород: слева 4 атома в $4\text{NaOH}$, значит, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим коэффициент 2:
$4\text{NaMnO}_4 + 4\text{NaOH} = 4\text{Na}_2\text{MnO}_4 + \text{O}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

Проверка по кислороду: слева $4 \times 4 + 4 = 20$; справа $4 \times 4 + 2 + 2 = 20$. Уравнение составлено верно.

6. Укажем окислитель и восстановитель:
Марганец в степени окисления $+7$ (или вещество $\text{NaMnO}_4$) является окислителем.
Кислород в степени окисления $-2$ (или вещество $\text{NaOH}$) является восстановителем.

Ответ:
$4\text{NaMnO}_4 + 4\text{NaOH} = 4\text{Na}_2\text{MnO}_4 + \text{O}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$
Окислитель: $\text{NaMnO}_4$ (или $\text{Mn}^{+7}$)
Восстановитель: $\text{NaOH}$ (или $\text{O}^{-2}$)

Источник: ФИПИ