Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления элементов, которые их меняют в ходе химической реакции.

1. Определим степени окисления:
В соединении $\text{Cr}\text{O}_{3}$ кислород имеет степень окисления $-2$, значит, хром имеет степень окисления $+6$.
В соединении $\text{H}\text{Br}$ водород имеет $+1$, а бром $-1$.
В продуктах реакции: в соли $\text{Cr}\text{Br}_{3}$ хром имеет степень окисления $+3$, а бром $-1$.
В простом веществе $\text{Br}_{2}$ степень окисления брома равна $0$.

2. Составим электронный баланс:
Хром понижает свою степень окисления, принимая электроны:
$\text{Cr}^{+6} + 3\bar{e} \rightarrow \text{Cr}^{+3}$ (процесс восстановления)
Бром повышает свою степень окисления, отдавая электроны (учитываем два атома в молекуле брома):
$2\text{Br}^{-1} - 2\bar{e} \rightarrow \text{Br}_{2}^{0}$ (процесс окисления)

3. Находим наименьшее общее кратное для числа принятых и отданных электронов. Для $3$ и $2$ это $6$.
Коэффициент для хрома: $6 : 3 = 2$.
Коэффициент для брома: $6 : 2 = 3$.

4. Переносим коэффициенты в уравнение реакции:
Ставим $2$ перед $\text{Cr}\text{O}_{3}$ и $\text{Cr}\text{Br}_{3}$.
Ставим $3$ перед $\text{Br}_{2}$.
Теперь посчитаем общее количество атомов брома в правой части: в $2\text{Cr}\text{Br}_{3}$ содержится $6$ атомов, и в $3\text{Br}_{2}$ еще $6$ атомов. Итого $12$ атомов брома. Значит, перед $\text{H}\text{Br}$ ставим коэффициент $12$.
Уравняем водород: слева $12$ атомов $\text{H}$, значит, перед $\text{H}_{2}\text{O}$ ставим коэффициент $6$.
Проверяем кислород: слева $2 \cdot 3 = 6$, справа $6 \cdot 1 = 6$. Уравнение составлено верно.

$2\text{Cr}\text{O}_{3} + 12\text{H}\text{Br} = 2\text{Cr}\text{Br}_{3} + 3\text{Br}_{2} + 6\text{H}_{2}\text{O}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Окислитель: $\text{Cr}^{+6}$ (или $\text{Cr}\text{O}_{3}$) за счёт хрома в степени окисления $+6$.
Восстановитель: $\text{Br}^{-}$ (или $\text{H}\text{Br}$) за счёт брома в степени окисления $-1$.

Ответ: $2\text{Cr}\text{O}_{3} + 12\text{H}\text{Br} = 2\text{Cr}\text{Br}_{3} + 3\text{Br}_{2} + 6\text{H}_{2}\text{O}$;
$\text{Cr}\text{O}_{3}$ (или $\text{Cr}^{+6}$) — окислитель;
$\text{H}\text{Br}$ (или $\text{Br}^{-}$) — восстановитель.

Источник: ФИПИ