Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления всех элементов в уравнении реакции:

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

Шаг 1. Выпишем элементы, которые изменили свои степени окисления:
Марганец был в степени окисления $+4$, а стал $+2$.
Хлор был в степени окисления $-1$, а стал $0$ (в составе молекулы $\text{Cl}_2$).

Шаг 2. Составим уравнения электронного баланса:
1) $\text{Mn}^{+4} + 2e^- \rightarrow \text{Mn}^{+2}$ (марганец принимает электроны, он — окислитель)
2) $2\text{Cl}^{-1} - 2e^- \rightarrow \text{Cl}_2^0$ (хлор отдает электроны, он — восстановитель)

Шаг 3. Определим коэффициенты:
Число принятых и отданных электронов одинаково (равно 2), поэтому основные коэффициенты перед марганцем и молекулярным хлором будут равны 1:
$\begin{array}{r|l} \text{Mn}^{+4} + 2e^- \rightarrow \text{Mn}^{+2} & 1 \\ 2\text{Cl}^{-1} - 2e^- \rightarrow \text{Cl}_2^0 & 1 \end{array}$

Шаг 4. Перенесем коэффициенты в уравнение и уравняем остальные элементы:
По балансу перед $\text{MnO}_2$, $\text{MnCl}_2$ и $\text{Cl}_2$ ставим коэффициент 1.
Считаем общее количество атомов хлора в правой части: 2 (в $\text{MnCl}_2$) + 2 (в $\text{Cl}_2$) = 4 атома. Значит, перед $\text{HCl}$ ставим коэффициент 4.
Теперь уравняем водород: слева 4 атома, значит, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим коэффициент 2. Проверяем кислород: слева 2 атома, справа 2 атома. Все сходится.

Итоговое уравнение:
$4\text{HCl} + \text{MnO}_2 = \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

Шаг 5. Укажем окислитель и восстановитель:
Окислитель — это вещество, содержащее элемент, который понижает степень окисления.
Восстановитель — это вещество, содержащее элемент, который повышает степень окисления.

$\text{MnO}_2$ (или $\text{Mn}^{+4}$) — окислитель.
$\text{HCl}$ (или $\text{Cl}^{-}$) — восстановитель.

Ответ: $4\text{HCl} + \text{MnO}_2 = \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$;
$\text{MnO}_2$ является окислителем, $\text{HCl}$ является восстановителем.

Источник: ФИПИ