Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты в данной окислительно-восстановительной реакции, проанализируем изменение степеней окисления элементов.

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют:
В азотистой кислоте $\text{H}\overset{+1}{\text{N}}\overset{+3}{\text{O}}_2^{-2}$ азот имеет степень окисления $+3$. В азотной кислоте $\text{H}\overset{+1}{\text{N}}\overset{+5}{\text{O}}_3^{-2}$ азот переходит в степень окисления $+5$.
Молекулярный хлор $\overset{0}{\text{Cl}}_2$ имеет степень окисления $0$. В соляной кислоте $\text{H}\overset{+1}{\text{Cl}}^{-1}$ хлор имеет степень окисления $-1$.

2. Составим электронный баланс:
Азот отдаёт электроны (окисляется):
$\text{N}^{+3} - 2\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+5}$ (процесс окисления)
Хлор принимает электроны (восстанавливается):
$\text{Cl}_2^0 + 2\bar{e} \rightarrow 2\text{Cl}^{-1}$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Оно равно $2$.
Коэффициент перед азотом: $2 : 2 = 1$.
Коэффициент перед хлором: $2 : 2 = 1$.

4. Перенесём коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $\text{HNO}_2$ и $\text{HNO}_3$ ставим коэффициент $1$ (обычно не записывается).
Перед $\text{Cl}_2$ ставим $1$.
Перед $\text{HCl}$ ставим коэффициент $2$, так как в молекуле хлора было два атома.
Проверим количество водорода и кислорода: слева $2 + 2 = 4$ атома $\text{H}$, справа $1 + 2 = 3$. Чтобы уравнять водород и кислород, проверим воду. Уравнение принимает вид:
$\text{HNO}_2 + \text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} = \text{HNO}_3 + 2\text{HCl}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Азот в степени окисления $+3$ (в составе $\text{HNO}_2$) отдаёт электроны, значит, $\text{HNO}_2$ — восстановитель.
Хлор в степени окисления $0$ ($\text{Cl}_2$) принимает электроны, значит, $\text{Cl}_2$ — окислитель.

Ответ:
$\text{HNO}_2 + \text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} = \text{HNO}_3 + 2\text{HCl}$
Восстановитель: $\text{HNO}_2$ (или $\text{N}^{+3}$)
Окислитель: $\text{Cl}_2$ (или $\text{Cl}^0$)

Источник: ФИПИ