Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Проанализируем степени окисления элементов в реагентах и продуктах:
В соединении $\text{MnCO}_3$ марганец имеет степень окисления $+2$, так как карбонат-ион $\text{CO}_3^{2-}$ имеет заряд $2-$.
В соединении $\text{KClO}_3$ хлор имеет степень окисления $+5$ (у калия $+1$, у кислорода $-2$, итого: $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +5$).
В продукте $\text{MnO}_2$ марганец имеет степень окисления $+4$ (у кислорода $-2$).
В продукте $\text{KCl}$ хлор имеет степень окисления $-1$ (у калия $+1$).
Углерод в составе карбоната и углекислого газа сохраняет степень окисления $+4$.

2. Составим электронный баланс, выписав процессы окисления и восстановления:
Восстановитель (отдаёт электроны): $\text{Mn}^{+2} - 2\bar{e} \rightarrow \text{Mn}^{+4}$ (процесс окисления)
Окислитель (принимает электроны): $\text{Cl}^{+5} + 6\bar{e} \rightarrow \text{Cl}^{-1}$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Это число $6$.
Для марганца множитель: $6 : 2 = 3$.
Для хлора множитель: $6 : 6 = 1$.

4. Перенесём полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед веществами, содержащими марганец ($\text{MnCO}_3$ и $\text{MnO}_2$), ставим коэффициент $3$.
Перед веществами, содержащими хлор ($\text{KClO}_3$ и $\text{KCl}$), ставим коэффициент $1$ (обычно не записывается).
Уравняем количество атомов углерода: так как слева $3$ атома $\text{C}$ (в составе $3\text{MnCO}_3$), справа перед $\text{CO}_2$ также ставим коэффициент $3$.

Итоговое уравнение:
$3\text{MnCO}_3 + \text{KClO}_3 = 3\text{MnO}_2 + \text{KCl} + 3\text{CO}_2$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Марганец в степени окисления $+2$ (или вещество $\text{MnCO}_3$) является восстановителем.
Хлор в степени окисления $+5$ (или вещество $\text{KClO}_3$) является окислителем.

Ответ:
$3\text{MnCO}_3 + \text{KClO}_3 = 3\text{MnO}_2 + \text{KCl} + 3\text{CO}_2$
Восстановитель: $\text{Mn}^{+2}$ (или $\text{MnCO}_3$)
Окислитель: $\text{Cl}^{+5}$ (или $\text{KClO}_3$)

Источник: ФИПИ