Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления элементов, которые их меняют в ходе реакции.

1. В перманганате калия $\overset{+1}{K}\overset{+7}{Mn}\overset{-2}{O}_{4}$ марганец имеет степень окисления $+7$. В продукте реакции — манганате калия $\overset{+1}{K}_{2}\overset{+6}{Mn}\overset{-2}{O}_{4}$ — марганец имеет степень окисления $+6$.
2. В гидроксиде калия $\overset{+1}{K}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H}$ кислород имеет степень окисления $-2$. В результате реакции выделяется свободный кислород $\overset{0}{O}_{2}$ со степенью окисления $0$.

Составим схему электронного баланса:

$Mn^{+7} + 1e^{-} \rightarrow Mn^{+6}$ (процесс восстановления)
$2O^{-2} - 4e^{-} \rightarrow O_{2}^{0}$ (процесс окисления)

Находим наименьшее общее кратное для количества отданных и принятых электронов. Это число 4.
Коэффициент перед марганцем: $4 : 1 = 4$.
Коэффициент перед молекулой кислорода: $4 : 4 = 1$.

Переносим полученные коэффициенты в уравнение реакции:
$4KMnO_{4} + 4KOH \rightarrow 4K_{2}MnO_{4} + O_{2} + 2H_{2}O$

Проверим количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения:
Калий ($K$): слева $4 + 4 = 8$, справа $4 \cdot 2 = 8$.
Марганец ($Mn$): слева $4$, справа $4$.
Водород ($H$): слева $4$, справа $2 \cdot 2 = 4$.
Кислород ($O$): слева $4 \cdot 4 + 4 = 20$, справа $4 \cdot 4 + 2 + 2 = 20$.
Уравнение составлено верно.

Определим окислитель и восстановитель:
Марганец в степени окисления $+7$ (или $KMnO_{4}$) принимает электроны, следовательно, является окислителем.
Кислород в степени окисления $-2$ (или $KOH$) отдает электроны, следовательно, является восстановителем.

Ответ:
$4KMnO_{4} + 4KOH = 4K_{2}MnO_{4} + O_{2} + 2H_{2}O$
$Mn^{+7}$ ($KMnO_{4}$) — окислитель;
$O^{-2}$ ($KOH$) — восстановитель.

Источник: ФИПИ