Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты в данной окислительно-восстановительной реакции, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:
Фосфор в простом веществе имеет степень окисления $0$. В составе ортофосфорной кислоты $H_3P^{+5}O_4$ фосфор имеет степень окисления $+5$.
Хлор в составе хлорноватой кислоты $HCl^{+5}O_3$ имеет степень окисления $+5$. В составе соляной кислоты $HCl^{-1}$ хлор имеет степень окисления $-1$.

2. Составим электронный баланс, выписав процессы отдачи и принятия электронов:
$P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}$ | $6$ (процесс окисления)
$Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}$ | $5$ (процесс восстановления)

3. Находим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Это число $30$. Делим его на количество электронов в каждом процессе, чтобы получить коэффициенты: для фосфора это $30 / 5 = 6$, для хлора это $30 / 6 = 5$.

4. Переносим полученные коэффициенты в уравнение реакции:
$6P + 5HClO_3 + 9H_2O = 6H_3PO_4 + 5HCl$

Проверим количество атомов водорода и кислорода в левой и правой частях уравнения:
Слева водорода: $5 \times 1 + 9 \times 2 = 23$. Справа водорода: $6 \times 3 + 5 \times 1 = 23$.
Слева кислорода: $5 \times 3 + 9 \times 1 = 24$. Справа кислорода: $6 \times 4 = 24$.
Уравнение составлено верно.

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Фосфор $P^0$ повышает степень окисления, значит, он является восстановителем.
Хлор в степени окисления $+5$ (в составе $HClO_3$) понижает степень окисления, значит, $HClO_3$ является окислителем.

Восстановитель: $P$ (или $P^0$)
Окислитель: $HClO_3$ (или $Cl^{+5}$)

Ответ: 6P + 5HClO₃ + 9H₂O = 6H₃PO₄ + 5HCl; фосфор P является восстановителем, хлорноватая кислота HClO₃ является окислителем.

Источник: ФИПИ