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. Определим степени окисления:
В оксиде фосфора $P_{2}^{+3}O_{3}^{-2}$ фосфор имеет степень окисления $+3$.
В бромноватой кислоте $H^{+1}Br^{+5}O_{3}^{-2}$ бром имеет степень окисления $+5$.
В ортофосфорной кислоте $H_{3}^{+1}P^{+5}O_{4}^{-2}$ фосфор переходит в степень окисления $+5$.
В бромоводородной кислоте $H^{+1}Br^{-1}$ бром переходит в степень окисления $-1$.

2. Составим электронный баланс:
Фосфор отдаёт электроны (окисляется), а бром принимает электроны (восстанавливается). Учтём, что в исходном веществе $P_{2}O_{3}$ два атома фосфора:
$2P^{+3} - 4e^{-} \rightarrow 2P^{+5}$ | коэффициент 3 (процесс окисления)
$Br^{+5} + 6e^{-} \rightarrow Br^{-1}$ | коэффициент 2 (процесс восстановления)

3. Сократим коэффициенты (3 и 2), чтобы общее число отданных и принятых электронов было равно 12:
$3 \times (2P^{+3} - 4e^{-} \rightarrow 2P^{+5})$
$2 \times (Br^{+5} + 6e^{-} \rightarrow Br^{-1})$

4. Перенесём полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $P_{2}O_{3}$ ставим коэффициент 3.
Перед $H_{3}PO_{4}$ ставим коэффициент $3 \times 2 = 6$.
Перед $HBrO_{3}$ ставим коэффициент 2.
Перед $HBr$ ставим коэффициент 2.
Теперь уравняем водород и кислород. Справа у нас $6 \times 3 + 2 = 20$ атомов водорода. Слева в $HBrO_{3}$ уже есть 2 атома. Значит, в молекулах воды должно быть 18 атомов водорода, что соответствует 9 молекулам $H_{2}O$.

Итоговое уравнение:
$3P_{2}O_{3} + 2HBrO_{3} + 9H_{2}O = 6H_{3}PO_{4} + 2HBr$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Фосфор в степени окисления $+3$ (или вещество $P_{2}O_{3}$) является восстановителем.
Бром в степени окисления $+5$ (или вещество $HBrO_{3}$) является окислителем.

Ответ:
3P₂O₃ + 2HBrO₃ + 9H₂O = 6H₃PO₄ + 2HBr
P₂O₃ (или P⁺³) — восстановитель;
HBrO₃ (или Br⁺⁵) — окислитель.

Источник: ФИПИ