Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют:
В левой части уравнения:
В иодноватой кислоте $H\overset{+1}{I}\overset{+5}{O}_3^{-2}$ иод имеет степень окисления $+5$.
Фосфор $P^0$ — простое вещество, его степень окисления равна $0$.
В правой части уравнения:
В иодоводороде $H\overset{+1}{I}\overset{-1}{}$ иод имеет степень окисления $-1$.
В ортофосфорной кислоте $H_3\overset{+1}{P}\overset{+5}{O}_4^{-2}$ фосфор имеет степень окисления $+5$.

2. Составим электронный баланс:
Иод принимает электроны (восстанавливается):
$I^{+5} + 6\bar{e} \rightarrow I^{-1}$ (процесс восстановления)
Фосфор отдает электроны (окисляется):
$P^0 - 5\bar{e} \rightarrow P^{+5}$ (процесс окисления)

3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и принятых электронов:
Количество электронов: $6$ и $5$. НОК равно $30$.
Коэффициент для иода: $30 : 6 = 5$.
Коэффициент для фосфора: $30 : 5 = 6$.

4. Перенесем коэффициенты в уравнение реакции:
Поставим коэффициент $5$ перед веществами, содержащими иод, и коэффициент $6$ перед веществами, содержащими фосфор:
$5HIO_3 + 6P + H_2O \rightarrow 5HI + 6H_3PO_4$

5. Уравняем водород и кислород:
Проверим количество атомов фосфора и иода — они равны. Теперь посчитаем водород в правой части: $5 + (6 \cdot 3) = 23$ атома $H$.
В левой части уже есть $5$ атомов $H$ в составе $HIO_3$. Значит, на воду должно приходиться $23 - 5 = 18$ атомов $H$.
Следовательно, перед водой $H_2O$ ставим коэффициент $9$ ($18 : 2 = 9$).
Проверим кислород: слева $5 \cdot 3 + 9 = 24$, справа $6 \cdot 4 = 24$. Кислород сошелся.

Итоговое уравнение:
$5HIO_3 + 6P + 9H_2O = 5HI + 6H_3PO_4$

6. Укажем окислитель и восстановитель:
Фосфор в степени окисления $0$ ($P^0$) является восстановителем.
Иод в степени окисления $+5$ (или вещество $HIO_3$) является окислителем.

Ответ:
$5HIO_3 + 6P + 9H_2O = 5HI + 6H_3PO_4$
$P^0$ (или $P$) — восстановитель;
$I^{+5}$ (или $HIO_3$) — окислитель.

Источник: ФИПИ