Задание №20 — Химические реакции

#66814Задание №20ФИПИ

ОВР. Электронный баланс

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции

HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

Запишите в отдельной(-ых) строчке(-ах) формулы вещества/частицы окислителя и восстановителя. Укажите, какое(-ая) из этих веществ/частиц является окислителем, а какое(-ая) – восстановителем.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

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:
В соляной кислоте $\text{H}\overset{-1}{\text{Cl}}$ хлор имеет степень окисления $-1$ . В продуктах реакции образуется свободный хлор $\overset{0}{\text{Cl}}_2$ со степенью окисления $0$ .
В оксиде свинца $\overset{+4}{\text{Pb}}\text{O}_2$ свинец имеет степень окисления $+4$ . В хлориде свинца $\overset{+2}{\text{Pb}}\text{Cl}_2$ свинец переходит в степень окисления $+2$ .

2. Составим электронный баланс:
Восстановитель отдаёт электроны, окислитель — принимает.
$2\text{Cl}^{-1} - 2\bar{e} \rightarrow \text{Cl}_2^0$ (процесс окисления)
$\text{Pb}^{+4} + 2\bar{e} \rightarrow \text{Pb}^{+2}$ (процесс восстановления)

3. Определим основные коэффициенты:
Число отданных и принятых электронов равно $2$ . Следовательно, множители для обеих полуреакций равны $1$ :
$1 \cdot (2\text{Cl}^{-1} - 2\bar{e} \rightarrow \text{Cl}_2^0)$
$1 \cdot (\text{Pb}^{+4} + 2\bar{e} \rightarrow \text{Pb}^{+2})$

4. Перенесём коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $\text{Cl}_2$ и $\text{PbCl}_2$ ставим коэффициент $1$ (обычно не пишется).
Заметим, что хлор из $\text{HCl}$ расходуется не только на образование газа $\text{Cl}_2$ , но и на образование соли $\text{PbCl}_2$ . Всего справа $2 + 2 = 4$ атома хлора. Значит, перед $\text{HCl}$ ставим коэффициент $4$ .
Чтобы уравнять водород, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим коэффициент $2$ .
Проверяем кислород: слева $2$ атома (в $\text{PbO}_2$ ), справа $2$ атома (в $2\text{H}_2\text{O}$ ). Уравнение верно.

$4\text{HCl} + \text{PbO}_2 = \text{PbCl}_2 + \text{Cl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Хлор в степени окисления $-1$ (или $\text{HCl}$ ) является восстановителем.
Свинец в степени окисления $+4$ (или $\text{PbO}_2$ ) является окислителем.

Ответ:
$4\text{HCl} + \text{PbO}_2 = \text{PbCl}_2 + \text{Cl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$
Восстановитель: $\text{Cl}^{-}$ (или $\text{HCl}$ )
Окислитель: $\text{Pb}^{+4}$ (или $\text{PbO}_2$ )

Источник: ФИПИ