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 левой части уравнения хлор $\text{Cl}_2$ и йод $\text{I}_2$ являются простыми веществами, их степень окисления равна $0$.
В правой части уравнения:
— В соединении $\text{HCl}$ хлор имеет степень окисления $-1$.
— В соединении $\text{HIO}_3$ (йодноватая кислота) водород имеет $+1$, кислород $-2$. Вычислим степень окисления йода ($x$): $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +5$.

2. Составим электронный баланс:
Йод повышает степень окисления, значит, он отдает электроны (процесс окисления):
$\text{I}_2^0 - 10\bar{e} \rightarrow 2\text{I}^{+5}$
Хлор понижает степень окисления, значит, он принимает электроны (процесс восстановления):
$\text{Cl}_2^0 + 2\bar{e} \rightarrow 2\text{Cl}^{-1}$

3. Находим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Это число $10$.
Коэффициент перед йодом: $10 : 10 = 1$.
Коэффициент перед хлором: $10 : 2 = 5$.

4. Переносим коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $\text{Cl}_2$ ставим $5$, перед $\text{HCl}$ ставим $10$ (так как в молекуле хлора два атома).
Перед $\text{I}_2$ коэффициент $1$, перед $\text{HIO}_3$ ставим $2$.
Уравнение принимает вид:
$5\text{Cl}_2 + \text{I}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{HIO}_3 + 10\text{HCl}$

5. Уравняем количество атомов водорода и кислорода:
В правой части $2$ атома $\text{H}$ в кислоте и $10$ в хлороводороде, итого $12$. Значит, перед водой ставим коэффициент $6$.
Проверяем кислород: слева $6$ атомов в воде, справа $2 \cdot 3 = 6$ атомов в кислоте. Всё верно.

Итоговое уравнение:
$5\text{Cl}_2 + \text{I}_2 + 6\text{H}_2\text{O} = 2\text{HIO}_3 + 10\text{HCl}$

6. Укажем окислитель и восстановитель:
$\text{I}_2$ (или $\text{I}^0$) — восстановитель.
$\text{Cl}_2$ (или $\text{Cl}^0$) — окислитель.

Ответ: 5Cl₂ + I₂ + 6H₂O = 2HIO₃ + 10HCl; йод I₂ является восстановителем, хлор Cl₂ является окислителем.

Источник: ФИПИ