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:
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