Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют. В данной реакции бром $\text{Br}_2$ одновременно и повышает, и понижает свою степень окисления (реакция самоокисления-самовосстановления, или диспропорционирования):
В молекуле $\text{Br}_2$ степень окисления брома равна $0$.
В соединении $\text{NaBrO}_3$ (бромат натрия): у натрия $+1$, у кислорода $-2$. Сумма степеней окисления равна нулю: $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +5$.
В соединении $\text{NaBr}$ (бромид натрия): у натрия $+1$, значит, у брома $-1$.

2. Составим электронный баланс, учитывая, что молекула брома состоит из двух атомов:
Восстановитель: $\text{Br}_2^0 - 10\bar{e} \rightarrow 2\text{Br}^{+5}$ (процесс окисления)
Окислитель: $\text{Br}_2^0 + 2\bar{e} \rightarrow 2\text{Br}^{-1}$ (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 $\text{NaBrO}_3$ ставим $2 \cdot 1 = 2$, перед $\text{NaBr}$ ставим $2 \cdot 5 = 10$.
Суммарно атомов брома в правой части: $2 + 10 = 12$. Значит, перед $\text{Br}_2$ в левой части ставим $6$.
Уравнение принимает вид: $\text{NaOH} + 6\text{Br}_2 \rightarrow 2\text{NaBrO}_3 + 10\text{NaBr} + \text{H}_2\text{O}$.
Сократим все коэффициенты на $2$:
$\text{NaOH} + 3\text{Br}_2 \rightarrow \text{NaBrO}_3 + 5\text{NaBr} + \text{H}_2\text{O}$.

5. Уравняем натрий и водород. Справа $1 + 5 = 6$ атомов натрия, ставим $6$ перед $\text{NaOH}$. Теперь слева $6$ атомов водорода, значит, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим $3$.
Проверим по кислороду: слева $6$, справа $3 + 3 = 6$. Всё верно.

Итоговое уравнение:
$6\text{NaOH} + 3\text{Br}_2 = \text{NaBrO}_3 + 5\text{NaBr} + 3\text{H}_2\text{O}$

6. Укажем окислитель и восстановитель:
Бром $\text{Br}_2$ (или $\text{Br}^0$) является и окислителем, и восстановителем.

Ответ: 6NaOH + 3Br₂ = NaBrO₃ + 5NaBr + 3H₂O;
Br₂ (или Br⁰) — восстановитель;
Br₂ (или Br⁰) — окислитель.

Источник: ФИПИ