Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты в данной окислительно-восстановительной реакции, проанализируем изменение степеней окисления элементов.

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют:
В бромоводороде $\text{H}\overset{-1}{\text{Br}}$ бром имеет степень окисления $-1$. В молекуле брома $\overset{0}{\text{Br}}_2$ степень окисления равна $0$.
В азотной кислоте $\text{H}\overset{+5}{\text{N}}\text{O}_3$ азот имеет степень окисления $+5$. В оксиде азота(II) $\overset{+2}{\text{N}}\text{O}$ степень окисления азота равна $+2$.

2. Составим электронный баланс:
Восстановитель отдаёт электроны, окислитель — принимает.
$2\text{Br}^{-1} - 2\bar{e} \rightarrow \text{Br}_2^0$ (процесс окисления)
$\text{N}^{+5} + 3\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+2}$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Это число $6$.
Коэффициент для брома: $6 : 2 = 3$.
Коэффициент для азота: $6 : 3 = 2$.

4. Перенесём полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $\text{HBr}$ ставим $6$ (так как $3 \times 2\text{Br}$), перед $\text{HNO}_3$ ставим $2$.
Перед $\text{Br}_2$ ставим $3$, перед $\text{NO}$ ставим $2$.
$6\text{HBr} + 2\text{HNO}_3 \rightarrow 2\text{NO} + 3\text{Br}_2 + \text{H}_2\text{O}$

5. Уравняем количество атомов водорода и проверим кислород:
Слева $6 + 2 = 8$ атомов водорода. Чтобы справа было столько же, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим коэффициент $4$.
Проверка по кислороду: слева $2 \times 3 = 6$, справа $2 + 4 = 6$. Всё верно.

Итоговое уравнение:
$6\text{HBr} + 2\text{HNO}_3 = 2\text{NO} + 3\text{Br}_2 + 4\text{H}_2\text{O}$

6. Укажем окислитель и восстановитель:
Бром в степени окисления $-1$ (или $\text{HBr}$) является восстановителем.
Азот в степени окисления $+5$ (или $\text{HNO}_3$) является окислителем.

Ответ:
$6\text{HBr} + 2\text{HNO}_3 = 2\text{NO} + 3\text{Br}_2 + 4\text{H}_2\text{O}$
Восстановитель: $\text{Br}^{-}$ (или $\text{HBr}$)
Окислитель: $\text{N}^{+5}$ (или $\text{HNO}_3$)

Источник: ФИПИ