Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления элементов, которые их меняют. В данной реакции хлор в молекуле $Cl_{2}$ одновременно повышает и понижает свою степень окисления (реакция диспропорционирования).

1. Определим степени окисления элементов:
В исходном веществе $Cl_{2}$ степень окисления хлора равна $0$.
В продукте $NaClO_{3}$ (хлорат натрия) степень окисления натрия $+1$, кислорода $-2$. Вычислим хлор: $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +5$.
В продукте $NaCl$ (хлорид натрия) степень окисления натрия $+1$, значит, у хлора $-1$.

2. Составим электронный баланс:
Хлор является и восстановителем, и окислителем:
Восстановитель: $Cl_{2}^{0} - 10\bar{e} \rightarrow 2Cl^{+5}$ (процесс окисления)
Окислитель: $Cl_{2}^{0} + 2\bar{e} \rightarrow 2Cl^{-1}$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов. Это число $10$.
Для первой полуреакции множитель: $10 / 10 = 1$.
Для второй полуреакции множитель: $10 / 2 = 5$.

4. Перенесём коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $NaClO_{3}$ ставим коэффициент $2$ (так как в балансе $2Cl^{+5}$, но множитель $1$).
Перед $NaCl$ ставим коэффициент $10$ (так как в балансе $2Cl^{-1}$ и множитель $5$, итого $2 \cdot 5 = 10$).
Считаем общее количество атомов хлора справа: $2 + 10 = 12$. Значит, перед $Cl_{2}$ слева ставим $6$.
Теперь уравняем натрий: справа $2 + 10 = 12$ атомов, значит, перед $NaOH$ ставим $12$.
Уравняем водород: слева $12$ атомов, значит, перед $H_{2}O$ ставим $6$.
Проверим кислород: слева $12$, справа $2 \cdot 3 + 6 = 12$. Всё верно.

Полученное уравнение:
$12NaOH + 6Cl_{2} \rightarrow 2NaClO_{3} + 10NaCl + 6H_{2}O$
Сократим все коэффициенты на $2$:
$6NaOH + 3Cl_{2} \rightarrow NaClO_{3} + 5NaCl + 3H_{2}O$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Хлор в степени окисления $0$ ($Cl_{2}$) является и окислителем, и восстановителем.

Ответ:
$6NaOH + 3Cl_{2} = NaClO_{3} + 5NaCl + 3H_{2}O$
$Cl_{2}$ (или $Cl^{0}$) — восстановитель;
$Cl_{2}$ (или $Cl^{0}$) — окислитель.

Источник: ФИПИ