Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты в данной окислительно-восстановительной реакции, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют:
В молекуле фосфина $\text{PH}_3$ фосфор имеет степень окисления $-3$, так как водород имеет $+1$.
В молекуле хлора $\text{Cl}_2$ (простое вещество) степень окисления равна $0$.
В ортофосфорной кислоте $\text{H}_3\text{PO}_4$ фосфор имеет степень окисления $+5$.
В хлороводороде $\text{HCl}$ хлор имеет степень окисления $-1$.

2. Составим электронный баланс:
Выпишем процессы отдачи и принятия электронов:
Фосфор повышает степень окисления (отдает электроны):
$\text{P}^{-3} - 8\bar{e} \rightarrow \text{P}^{+5}$ (процесс окисления)
Хлор понижает степень окисления (принимает электроны):
$\text{Cl}_2^0 + 2\bar{e} \rightarrow 2\text{Cl}^{-1}$ (процесс восстановления)

3. Найдем наименьшее общее кратное и коэффициенты:
Для 8 и 2 наименьшее общее кратное равно 8.
Коэффициент для фосфора: $8 : 8 = 1$.
Коэффициент для хлора: $8 : 2 = 4$.
Таким образом, перед $\text{Cl}_2$ ставим коэффициент 4, а перед $\text{P}$ — 1.

4. Перенесем коэффициенты в уравнение и уравняем остальные элементы:
$\text{PH}_3 + 4\text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_3\text{PO}_4 + \text{HCl}$
Справа должно быть 8 атомов хлора, поэтому перед $\text{HCl}$ ставим 8:
$\text{PH}_3 + 4\text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_3\text{PO}_4 + 8\text{HCl}$
Теперь посчитаем водород справа: $3 + 8 = 11$. Слева в $\text{PH}_3$ уже есть 3 атома, значит, не хватает 8. Эти 8 атомов должны быть в воде, ставим перед $\text{H}_2\text{O}$ коэффициент 4 (так как $4 \times 2 = 8$).
Проверим кислород: слева 4 атома (в воде), справа 4 атома (в кислоте). Уравнение верно.

Итоговое уравнение:
$\text{PH}_3 + 4\text{Cl}_2 + 4\text{H}_2\text{O} = \text{H}_3\text{PO}_4 + 8\text{HCl}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Восстановитель — $\text{PH}_3$ (или фосфор в степени окисления $-3$).
Окислитель — $\text{Cl}_2$ (или хлор в степени окисления $0$).

Ответ:
$\text{PH}_3 + 4\text{Cl}_2 + 4\text{H}_2\text{O} = \text{H}_3\text{PO}_4 + 8\text{HCl}$
Восстановитель: $\text{PH}_3$ (или $\text{P}^{-3}$)
Окислитель: $\text{Cl}_2$ (или $\text{Cl}_2^0$)

Источник: ФИПИ