Номер 7, страница 21 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 3. Хлор. Глава 1. Неметаллы - номер 7, страница 21.

Условие.

7. Хлор образуется при действии соляной кислоты на сильные окислители — бертолетову соль, оксид свинца(IV), перманганат калия. Расставьте коэффициенты в схемах реакций:

$KClO_3 + HCl \rightarrow KCl + Cl_2 + H_2O;$

$PbO_2 + HCl \rightarrow PbCl_2 + Cl_2 + H_2O;$

$K_2Cr_2O_7 + HCl \rightarrow CrCl_3 + Cl_2 + KCl + H_2O.$

Укажите окислители и восстановители.

Решение.

Решение 2.

$KClO_3 + HCl \longrightarrow KCl + Cl_2 + H_2O$

Решение

Для расстановки коэффициентов в уравнении реакции используем метод электронного баланса.

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют: $K\overset{+1}{Cl}\overset{+5}O_3 + H\overset{+1}{Cl}\overset{-1} \longrightarrow K\overset{+1}{Cl}\overset{-1} + \overset{0}{Cl_2} + H_2O$

2. Составим электронный баланс. Хлор в хлорате калия ($KClO_3$) является окислителем, так как понижает свою степень окисления. Хлор в соляной кислоте ($HCl$) является восстановителем, так как повышает свою степень окисления.
$Cl^{+5} + 6e^{-} \longrightarrow Cl^{-1}$ | 1 (процесс восстановления)
$2Cl^{-1} - 2e^{-} \longrightarrow Cl_2^{0}$ | 3 (процесс окисления)

3. Находим коэффициенты, уравнивая число принятых и отданных электронов (наименьшее общее кратное 6). Это даёт нам коэффициент 1 перед веществами, содержащими $Cl^{+5}$ и $Cl^{-1}$ (продукт восстановления), и коэффициент 3 перед $Cl_2$. Поскольку для окисления требуется 6 атомов хлора ($2Cl^{-1} \times 3$), то перед $HCl$ (как восстановителем) ставим коэффициент 6.

4. Расставим коэффициенты в схеме реакции: $1 \cdot KClO_3 + 6 \cdot HCl \longrightarrow 1 \cdot KCl + 3 \cdot Cl_2 + H_2O$

5. Уравняем количество атомов водорода и кислорода. Слева 3 атома кислорода, значит, перед $H_2O$ ставим коэффициент 3. Проверяем водород: слева 6 атомов, справа в $3 H_2O$ также $3 \times 2 = 6$ атомов. Все атомы уравнены.

Окончательное уравнение: $KClO_3 + 6HCl \longrightarrow KCl + 3Cl_2 + 3H_2O$.

Окислитель: $KClO_3$ (за счёт $Cl^{+5}$).
Восстановитель: $HCl$ (за счёт $Cl^{-1}$).

Ответ: $KClO_3 + 6HCl \longrightarrow KCl + 3Cl_2 + 3H_2O$. Окислитель – $KClO_3$, восстановитель – $HCl$.

---

$PbO_2 + HCl \longrightarrow PbCl_2 + Cl_2 + H_2O$

Решение

1. Определим степени окисления: $\overset{+4}{Pb}\overset{-2}{O_2} + H\overset{-1}{Cl} \longrightarrow \overset{+2}{Pb}Cl_2 + \overset{0}{Cl_2} + H_2O$

2. Составим электронный баланс. Свинец в оксиде свинца(IV) ($PbO_2$) является окислителем, а хлор в соляной кислоте ($HCl$) – восстановителем.
$Pb^{+4} + 2e^{-} \longrightarrow Pb^{+2}$ | 1 (процесс восстановления)
$2Cl^{-1} - 2e^{-} \longrightarrow Cl_2^{0}$ | 1 (процесс окисления)

3. Число отданных и принятых электронов равно 2, поэтому дополнительные множители не нужны (равны 1).

4. Ставим коэффициенты 1 перед $PbO_2$, $PbCl_2$ и $Cl_2$. $PbO_2 + HCl \longrightarrow PbCl_2 + Cl_2 + H_2O$

5. Уравняем атомы. Справа $2 + 2 = 4$ атома хлора, значит, слева перед $HCl$ ставим коэффициент 4. Слева 2 атома кислорода, значит, справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 2. Проверяем водород: слева 4 атома, справа в $2H_2O$ также $2 \times 2 = 4$ атома.

Окончательное уравнение: $PbO_2 + 4HCl \longrightarrow PbCl_2 + Cl_2 + 2H_2O$.

Окислитель: $PbO_2$ (за счёт $Pb^{+4}$).
Восстановитель: $HCl$ (за счёт $Cl^{-1}$).

Ответ: $PbO_2 + 4HCl \longrightarrow PbCl_2 + Cl_2 + 2H_2O$. Окислитель – $PbO_2$, восстановитель – $HCl$.

---

$K_2Cr_2O_7 + HCl \longrightarrow CrCl_3 + Cl_2 + KCl + H_2O$

Решение

1. Определим степени окисления: $K_2\overset{+6}{Cr_2}O_7 + H\overset{-1}{Cl} \longrightarrow \overset{+3}{Cr}Cl_3 + \overset{0}{Cl_2} + KCl + H_2O$

2. Составим электронный баланс. Хром в дихромате калия ($K_2Cr_2O_7$) является окислителем. Хлор в соляной кислоте ($HCl$) – восстановителем. Учитываем, что в одной формульной единице $K_2Cr_2O_7$ содержатся два атома хрома.
$2Cr^{+6} + 6e^{-} \longrightarrow 2Cr^{+3}$ | 1 (процесс восстановления)
$2Cl^{-1} - 2e^{-} \longrightarrow Cl_2^{0}$ | 3 (процесс окисления)

3. Уравниваем число электронов (НОК 6), получаем множитель 1 для полуреакции восстановления и 3 для полуреакции окисления.

4. Расставим коэффициенты. Перед $K_2Cr_2O_7$ ставим 1. Перед $CrCl_3$ ставим 2 (т.к. $2Cr^{+3}$). Перед $Cl_2$ ставим 3.
$1 \cdot K_2Cr_2O_7 + HCl \longrightarrow 2 \cdot CrCl_3 + 3 \cdot Cl_2 + KCl + H_2O$

5. Уравняем остальные атомы.
Калий (K): слева 2 атома, значит, перед $KCl$ ставим 2.
Хлор (Cl): справа $2 \times 3$ (в $CrCl_3$) $+ 3 \times 2$ (в $Cl_2$) $+ 2$ (в $KCl$) $= 6 + 6 + 2 = 14$ атомов. Значит, перед $HCl$ ставим 14.
Кислород (O) и Водород (H): слева 7 атомов кислорода, ставим 7 перед $H_2O$. Проверяем водород: слева 14, справа в $7H_2O$ также $7 \times 2 = 14$.

Окончательное уравнение: $K_2Cr_2O_7 + 14HCl \longrightarrow 2CrCl_3 + 3Cl_2 + 2KCl + 7H_2O$.

Окислитель: $K_2Cr_2O_7$ (за счёт $Cr^{+6}$).
Восстановитель: $HCl$ (за счёт $Cl^{-1}$).

Ответ: $K_2Cr_2O_7 + 14HCl \longrightarrow 2CrCl_3 + 3Cl_2 + 2KCl + 7H_2O$. Окислитель – $K_2Cr_2O_7$, восстановитель – $HCl$.