Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления:
В соляной кислоте $\text{H}\text{Cl}^{-1}$ хлор имеет степень окисления $-1$.
В бертолетовой соли $\text{K}\text{Cl}^{+5}\text{O}_3$ хлор имеет степень окисления $+5$.
В продуктах реакции образуется простое вещество — молекулярный хлор $\text{Cl}_2^0$, где степень окисления хлора равна $0$.
В хлориде калия $\text{K}\text{Cl}^{-1}$ хлор сохраняет степень окисления $-1$.

2. Составим электронный баланс:
Хлор из соляной кислоты отдаёт электроны (повышает степень окисления):
$2\text{Cl}^{-1} - 2\bar{e} \rightarrow \text{Cl}_2^0$ (процесс окисления)
Хлор из бертолетовой соли принимает электроны (понижает степень окисления):
$2\text{Cl}^{+5} + 10\bar{e} \rightarrow \text{Cl}_2^0$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов:
Число электронов: $2$ и $10$. Наименьшее общее кратное — $10$.
Коэффициент для первого уравнения: $10 : 2 = 5$
Коэффициент для второго уравнения: $10 : 10 = 1$

4. Перенесём коэффициенты в уравнение реакции:
Суммарно перед $\text{Cl}_2$ в правой части должно получиться $5 + 1 = 6$ атомов хлора в молекулах (то есть $3$ молекулы $\text{Cl}_2$), но нам нужно учесть все атомы.
Из баланса следует, что на $1$ моль $\text{KClO}_3$ приходится $5$ моль $\text{HCl}$, которые участвуют в ОВР. Однако $1$ моль $\text{HCl}$ также нужен для образования $\text{KCl}$.
Итоговое уравнение:
$6\text{HCl} + \text{KClO}_3 \rightarrow 3\text{Cl}_2 + \text{KCl} + 3\text{H}_2\text{O}$

5. Проверим количество атомов в левой и правой частях:
Хлор: $6 + 1 = 7$ слева; $3 \cdot 2 + 1 = 7$ справа.
Водород: $6$ слева; $3 \cdot 2 = 6$ справа.
Кислород: $3$ слева; $3$ справа.
Калий: $1$ слева; $1$ справа.

6. Укажем окислитель и восстановитель:
$\text{Cl}^{-1}$ (в составе $\text{HCl}$) — восстановитель.
$\text{Cl}^{+5}$ (в составе $\text{KClO}_3$) — окислитель.

Ответ:
$6\text{HCl} + \text{KClO}_3 = 3\text{Cl}_2 + \text{KCl} + 3\text{H}_2\text{O}$
Восстановитель: $\text{HCl}$ (или $\text{Cl}^-$)
Окислитель: $\text{KClO}_3$ (или $\text{Cl}^{+5}$)

Источник: ФИПИ