Задание №20 — Химические реакции

#66828Задание №20ФИПИ

ОВР. Электронный баланс

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции

HBr + KBrO₃ → Br₂ + KBr + 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 реакции.

1) Определим степени окисления:
В бромоводороде $\text{H}\overset{-1}{\text{Br}}$ бром имеет степень окисления $-1$ .
В бромате калия $\text{K}\overset{+5}{\text{Br}}\text{O}_3$ бром имеет степень окисления $+5$ (так как у калия $+1$ , у кислорода $-2$ , а сумма степеней окисления равна нулю: $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +5$ ).
В продуктах реакции образуется простое вещество бром $\overset{0}{\text{Br}}_2$ , где степень окисления равна $0$ .
Также образуется бромид калия $\text{K}\overset{-1}{\text{Br}}$ , где бром сохраняет степень окисления $-1$ .

2) Составим электронный баланс:
Бром из бромоводорода отдаёт электроны (повышает степень окисления), а бром из бромата калия принимает электроны (понижает степень окисления).
$2\text{Br}^{-1} - 2\bar{e} \rightarrow \text{Br}_2^0$ | коэффициент 5 (процесс окисления)
$2\text{Br}^{+5} + 10\bar{e} \rightarrow \text{Br}_2^0$ | коэффициент 1 (процесс восстановления)

3) Суммируем переходы электронов:
Чтобы число отданных и принятых электронов было равным ( $10$ ), нам нужно взять 5 пар ионов $\text{Br}^{-1}$ и 1 пару ионов $\text{Br}^{+5}$ .
Итого в правой части перед $\text{Br}_2$ должен стоять коэффициент $5 + 1 = 6$ .

4) Расставим коэффициенты в уравнении:
Сначала поставим $2$ перед $\text{KBrO}_3$ , чтобы уравнять бром со степенью $+5$ . Тогда перед $\text{HBr}$ (восстановителем) по балансу должно быть $10$ .
$10\text{HBr} + 2\text{KBrO}_3 \rightarrow 6\text{Br}_2 + 2\text{KBr} + 6\text{H}_2\text{O}$
Заметим, что все коэффициенты чётные, сократим их на 2:
$5\text{HBr} + \text{KBrO}_3 \rightarrow 3\text{Br}_2 + \text{KBr} + 3\text{H}_2\text{O}$

5) Проверим количество атомов:
Бром: слева $5 + 1 = 6$ , справа $3 \cdot 2 + 1 = 7$ .
Заметим уточнение: В данной реакции часть брома из $\text{KBrO}_3$ переходит в $\text{KBr}$ , а часть в $\text{Br}_2$ . Правильный баланс для этой специфической реакции (сопропорционирование):
$\text{Br}^{-1} - 1\bar{e} \rightarrow \text{Br}^0$ | 5
$\text{Br}^{+5} + 5\bar{e} \rightarrow \text{Br}^0$ | 1
Итоговое уравнение:
$6\text{HBr} + \text{KBrO}_3 \rightarrow 3\text{Br}_2 + \text{KBr} + 3\text{H}_2\text{O}$

6) Укажем окислитель и восстановитель:
Бром в степени окисления $-1$ (в составе $\text{HBr}$ ) является восстановителем.
Бром в степени окисления $+5$ (в составе $\text{KBrO}_3$ ) является окислителем.

Ответ:
$6\text{HBr} + \text{KBrO}_3 = 3\text{Br}_2 + \text{KBr} + 3\text{H}_2\text{O}$
Восстановитель: $\text{HBr}$ (или $\text{Br}^{-}$ )
Окислитель: $\text{KBrO}_3$ (или $\text{Br}^{+5}$ )

Источник: ФИПИ