Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления элементов, которые меняют их в ходе реакции:
В левой части уравнения: хром $\text{Cr}$ — простое вещество, его степень окисления $0$; кислород $\text{O}_{2}$ — простое вещество, степень окисления $0$.
В правой части уравнения: в хлориде хрома(III) $\text{CrCl}_{3}$ степень окисления хрома равна $+3$; в воде $\text{H}_{2}\text{O}$ степень окисления кислорода равна $-2$.
Водород и хлор своих степеней окисления не меняют ($\text{H}^{+}$ и $\text{Cl}^{-}$).

2. Составим электронный баланс, выписав процессы отдачи и принятия электронов:
Восстановитель (хром) отдает электроны:
$\text{Cr}^{0} - 3\bar{e} \rightarrow \text{Cr}^{+3}$ (процесс окисления)
Окислитель (кислород) принимает электроны (учитываем, что в молекуле два атома):
$\text{O}_{2}^{0} + 4\bar{e} \rightarrow 2\text{O}^{-2}$ (процесс восстановления)

3. Находим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Для $3$ и $4$ это $12$.
Разделим $12$ на количество электронов в каждой полуреакции, чтобы получить основные коэффициенты:
Для хрома: $12 : 3 = 4$
Для кислорода: $12 : 4 = 3$

4. Переносим полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Ставим $4$ перед хромом и $3$ перед молекулой кислорода:
$4\text{Cr} + 3\text{O}_{2} + \text{HCl} \rightarrow 4\text{CrCl}_{3} + \text{H}_{2}\text{O}$
Теперь уравниваем остальные элементы. Справа $4 \times 3 = 12$ атомов хлора, значит, перед $\text{HCl}$ ставим $12$.
Слева стало $12$ атомов водорода, значит, перед $\text{H}_{2}\text{O}$ ставим $6$ (так как $6 \times 2 = 12$).
Проверяем кислород: слева $3 \times 2 = 6$, справа $6 \times 1 = 6$. Уравнение составлено верно.

Итоговое уравнение:
$4\text{Cr} + 3\text{O}_{2} + 12\text{HCl} = 4\text{CrCl}_{3} + 6\text{H}_{2}\text{O}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Восстановитель: $\text{Cr}$ (или $\text{Cr}^{0}$) за счёт повышения степени окисления.
Окислитель: $\text{O}_{2}$ (или $\text{O}_{2}^{0}$) за счёт понижения степени окисления.

Ответ: 4Cr + 3O₂ + 12HCl = 4CrCl₃ + 6H₂O; Cr — восстановитель, O₂ — окислитель.

Источник: ФИПИ