Задание №20 — Химические реакции

#66938Задание №20ФИПИ

ОВР. Электронный баланс

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции

PH₃ + O₂ → P₂O₅ + H₂O

Запишите в отдельной(-ых) строчке(-ах) формулы вещества/частицы окислителя и восстановителя. Укажите, какое(-ая) из этих веществ/частиц является окислителем, а какое(-ая) – восстановителем.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют:
В соединении $\text{PH}_3$ (фосфин) водород имеет степень окисления $+1$ , следовательно, фосфор имеет степень окисления $-3$ .
В простом веществе $\text{O}_2$ степень окисления кислорода равна $0$ .
В оксиде $\text{P}_2\text{O}_5$ кислород имеет степень окисления $-2$ , тогда фосфор имеет степень окисления $+5$ .
В воде $\text{H}_2\text{O}$ кислород имеет степень окисления $-2$ , водород $+1$ .
Изменения произошли у фосфора и кислорода: $\text{P}^{-3} \rightarrow \text{P}^{+5}$ и $\text{O}_2^0 \rightarrow \text{O}^{-2}$ .

2. Составим электронный баланс:
Фосфор отдаёт электроны (окисляется), а кислород принимает электроны (восстанавливается). Учтём индексы в молекулах $\text{P}_2\text{O}_5$ и $\text{O}_2$ :
$2\text{P}^{-3} - 16\bar{e} \rightarrow 2\text{P}^{+5}$ (отдано 16 электронов, так как один атом отдаёт 8)
$\text{O}_2^0 + 4\bar{e} \rightarrow 2\text{O}^{-2}$ (принято 4 электрона)
Найдём наименьшее общее кратное для 16 и 4, оно равно 16. Определим множители:
Для фосфора: $16 / 16 = 1$
Для кислорода: $16 / 4 = 4$

3. Расставим коэффициенты в уравнение:
Согласно балансу, перед $\text{P}_2\text{O}_5$ ставим 1, значит перед $\text{PH}_3$ ставим 2 (чтобы уравнять фосфор).
Перед $\text{O}_2$ ставим множитель 4.
Теперь уравняем водород: слева в $2\text{PH}_3$ его $2 \times 3 = 6$ атомов. Чтобы справа было столько же, ставим коэффициент 3 перед $\text{H}_2\text{O}$ .
Проверим кислород: справа $5 (\text{в } \text{P}_2\text{O}_5) + 3 (\text{в } \text{H}_2\text{O}) = 8$ . Слева $4 \times 2 = 8$ . Уравнение верно.

$2\text{PH}_3 + 4\text{O}_2 = \text{P}_2\text{O}_5 + 3\text{H}_2\text{O}$

4. Укажем окислитель и восстановитель:
Фосфор в степени окисления $-3$ (или вещество $\text{PH}_3$ ) отдаёт электроны, значит, он является восстановителем.
Кислород в степени окисления $0$ (или вещество $\text{O}_2$ ) принимает электроны, значит, он является окислителем.

Восстановитель: $\text{P}^{-3}$ (или $\text{PH}_3$ )
Окислитель: $\text{O}_2^0$

Ответ: 2PH₃ + 4O₂ = P₂O₅ + 3H₂O; PH₃ (или P^-3) — восстановитель, O₂ (или O⁰) — окислитель.

Источник: ФИПИ