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 меняют:
В левой части уравнения:
- Хлор в простом веществе $\text{Cl}_2^0$ имеет степень окисления $0$.
- В иодиде калия $\text{KI}$ иод имеет степень окисления $-1$.
В правой части уравнения:
- В иодате калия $\text{KIO}_3$ иод имеет степень окисления $+5$ (так как у калия $+1$, у кислорода $-2$, а сумма степеней окисления равна нулю: $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +5$).
- В соляной кислоте $\text{HCl}$ хлор имеет степень окисления $-1$.

2. Составим электронный баланс:
Выпишем процессы окисления и восстановления, учитывая число атомов:
Восстановитель: $\text{I}^{-1} - 6\bar{e} \rightarrow \text{I}^{+5}$ (атом иода отдает 6 электронов, процесс окисления)
Окислитель: $\text{Cl}_2^0 + 2\bar{e} \rightarrow 2\text{Cl}^{-1}$ (молекула хлора принимает 2 электрона, процесс восстановления)

3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и принятых электронов:
НОК для $6$ и $2$ равно $6$.
Коэффициент для иода: $6 : 6 = 1$.
Коэффициент для хлора: $6 : 2 = 3$.

4. Перенесем коэффициенты в уравнение реакции:
Поставим $3$ перед $\text{Cl}_2$ и $6$ перед $\text{HCl}$ (так как в $\text{Cl}_2$ два атома хлора, общее число атомов хлора должно быть $3 \cdot 2 = 6$).
Перед $\text{KI}$ и $\text{KIO}_3$ оставляем коэффициент $1$.
Уравняем водород и кислород. Справа $6$ атомов водорода в $6\text{HCl}$, значит слева перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим коэффициент $3$. Проверяем кислород: слева $3$ атома в воде, справа $3$ атома в иодате калия. Все элементы уравнены.

Итоговое уравнение:
$3\text{Cl}_2 + \text{KI} + 3\text{H}_2\text{O} = \text{KIO}_3 + 6\text{HCl}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Окислитель: $\text{Cl}_2$ (или $\text{Cl}^0$) за счет понижения степени окисления.
Восстановитель: $\text{KI}$ (или $\text{I}^{-1}$) за счет повышения степени окисления.

Ответ: $3\text{Cl}_2 + \text{KI} + 3\text{H}_2\text{O} = \text{KIO}_3 + 6\text{HCl}$;
$\text{Cl}_2$ — окислитель, $\text{KI}$ — восстановитель.

Источник: ФИПИ