Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления всех элементов в уравнении реакции и выявим те из них, которые изменяют свои значения:

$\overset{+1}{H}\overset{-1}{Br} + \overset{+4}{Mn}\overset{-2}{O}_2 \rightarrow \overset{+2}{Mn}\overset{-1}{Br}_2 + \overset{0}{Br}_2 + \overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O}$

Мы видим, что марганец ($Mn$) понижает свою степень окисления с $+4$ до $+2$, а бром ($Br$) повышает её с $-1$ до $0$.

Шаг 1. Составим электронный баланс:

1) Марганец принимает электроны:
$Mn^{+4} + 2e^- \rightarrow Mn^{+2}$ (процесс восстановления)

2) Бром отдаёт электроны (учитываем, что молекула брома двухатомна):
$2Br^{-1} - 2e^- \rightarrow Br_2^0$ (процесс окисления)

Шаг 2. Определим коэффициенты:

Число принятых и отданных электронов в данном случае одинаково (равно 2), поэтому основные коэффициенты перед марганцем и молекулярным бромом будут равны 1:
$\begin{array}{r|c|l} Mn^{+4} & 1 & \text{окислитель} \\ 2Br^{-1} & 1 & \text{восстановитель} \end{array}$

Шаг 3. Расставим коэффициенты в уравнении:

Поставим коэффициент 1 перед $MnO_2$, $MnBr_2$ и $Br_2$.
Теперь посчитаем общее количество атомов брома в правой части: 2 атома в $MnBr_2$ и 2 атома в $Br_2$, итого 4 атома. Значит, перед $HBr$ ставим коэффициент 4.
Чтобы уравнять водород, перед $H_2O$ поставим коэффициент 2 (так как слева 4 атома водорода). Проверим кислород: слева 2 атома в $MnO_2$, справа 2 атома в $2H_2O$. Всё сходится.

$4HBr + MnO_2 = MnBr_2 + Br_2 + 2H_2O$

Шаг 4. Укажем окислитель и восстановитель:

$MnO_2$ (или $Mn^{+4}$) — окислитель.
$HBr$ (или $Br^{-1}$) — восстановитель.

Ответ: 4HBr + MnO₂ = MnBr₂ + Br₂ + 2H₂O; MnO₂ является окислителем, HBr является восстановителем.

Источник: ФИПИ