Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты в данной окислительно-восстановительной реакции, воспользуемся методом электронного баланса.

Шаг 1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют.
В левой части уравнения:
Фосфор $P$ — простое вещество, его степень окисления равна $0$.
В бромноватой кислоте $HBrO_{3}$ водород имеет степень окисления $+1$, кислород $-2$. Вычислим степень окисления брома: $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +5$.
В правой части уравнения:
В ортофосфорной кислоте $H_{3}PO_{4}$ водород $+1$, кислород $-2$. Вычислим степень окисления фосфора: $3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +5$.
В бромоводороде $HBr$ водород $+1$, следовательно, бром имеет степень окисления $-1$.

Шаг 2. Составим электронный баланс.
Выпишем процессы окисления и восстановления:
Восстановитель (фосфор) отдает электроны:
$P^{0} - 5\bar{e} \rightarrow P^{+5}$ (процесс окисления)
Окислитель (бром) принимает электроны:
$Br^{+5} + 6\bar{e} \rightarrow Br^{-1}$ (процесс восстановления)

Шаг 3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для отданных и принятых электронов.
НОК для $5$ и $6$ равно $30$.
Коэффициент для фосфора: $30 : 5 = 6$.
Коэффициент для брома: $30 : 6 = 5$.

Шаг 4. Перенесем коэффициенты в уравнение реакции.
Поставим $6$ перед веществами, содержащими фосфор, и $5$ перед веществами, содержащими бром:
$6P + 5HBrO_{3} + H_{2}O \rightarrow 6H_{3}PO_{4} + 5HBr$
Теперь уравняем водород. В правой части $6 \cdot 3 + 5 \cdot 1 = 23$ атома водорода. В левой части в кислоте $5 \cdot 1 = 5$ атомов. Значит, на воду приходится $23 - 5 = 18$ атомов, что соответствует $9$ молекулам воды:
$6P + 5HBrO_{3} + 9H_{2}O = 6H_{3}PO_{4} + 5HBr$
Проверим по кислороду: в левой части $5 \cdot 3 + 9 = 24$, в правой части $6 \cdot 4 = 24$. Уравнение составлено верно.

Шаг 5. Укажем окислитель и восстановитель.
Фосфор в степени окисления $0$ ($P$) является восстановителем.
Бром в степени окисления $+5$ (в составе $HBrO_{3}$) является окислителем.

Ответ:
$6P + 5HBrO_{3} + 9H_{2}O = 6H_{3}PO_{4} + 5HBr$
$P$ (или $P^{0}$) — восстановитель;
$HBrO_{3}$ (или $Br^{+5}$) — окислитель.

Источник: ФИПИ