Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые меняют их в ходе реакции:
В соединении $MnO_{2}$ марганец имеет степень окисления $+4$, а кислород $-2$.
В соединении $HBr$ водород имеет степень окисления $+1$, а бром $-1$.
В продуктах реакции: в $MnBr_{2}$ марганец переходит в степень окисления $+2$, а в молекуле $Br_{2}$ бром имеет степень окисления $0$ (простое вещество).

2. Составим электронный баланс, выписав процессы окисления и восстановления:
Марганец принимает электроны (восстанавливается):
$Mn^{+4} + 2\bar{e} \rightarrow Mn^{+2}$ (процесс восстановления)
Бром отдает электроны (окисляется). Учитываем, что в правой части образуется двухатомная молекула $Br_{2}$:
$2Br^{-1} - 2\bar{e} \rightarrow Br_{2}^{0}$ (процесс окисления)

3. Определим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. В данном случае это $2$.
Коэффициенты перед марганцем и молекулой брома будут равны $1$:
$2 / 2 = 1$ (для $Mn$)
$2 / 2 = 1$ (для $Br_{2}$)

4. Перенесем коэффициенты в уравнение реакции и уравняем остальные элементы:
Перед $MnO_{2}$ и $MnBr_{2}$ ставим коэффициент $1$ (не пишется).
Перед $Br_{2}$ ставим $1$.
Считаем общее количество атомов брома в правой части: $2$ атома в $MnBr_{2}$ и $2$ атома в $Br_{2}$, итого $4$. Значит, перед $HBr$ ставим коэффициент $4$.
Теперь уравняем водород: слева $4$ атома в $4HBr$, значит, перед $H_{2}O$ ставим коэффициент $2$.
Проверяем по кислороду: слева $2$ атома в $MnO_{2}$, справа $2$ атома в $2H_{2}O$. Уравнение составлено верно.

Итоговое уравнение:
$MnO_{2} + 4HBr = MnBr_{2} + Br_{2} + 2H_{2}O$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Окислитель — это вещество, содержащее элемент, который понижает степень окисления.
Восстановитель — это вещество, содержащее элемент, который повышает степень окисления.
Марганец в степени окисления $+4$ (в составе $MnO_{2}$) является окислителем.
Бром в степени окисления $-1$ (в составе $HBr$) является восстановителем.

Ответ:
$MnO_{2} + 4HBr = MnBr_{2} + Br_{2} + 2H_{2}O$
$Mn^{+4}$ ($MnO_{2}$) — окислитель;
$Br^{-}$ ($HBr$) — восстановитель.

Источник: ФИПИ