Номер 7, страница 56 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

7. С помощью метода электронного баланса расставьте коэффициенты в схеме реакции, определите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления.

$KMnO_4 + HCl \to KCl + MnCl_2 + Cl_2 + H_2O$

Решение

1. Сначала определим степени окисления каждого химического элемента в соединениях, участвующих в реакции:

$K\overset{+1}{Mn}\overset{+7}{O_4}\overset{-2}{} + H\overset{+1}{Cl}\overset{-1}{} \rightarrow K\overset{+1}{Cl}\overset{-1}{} + \overset{+2}{Mn}\overset{-1}{Cl_2} + \overset{0}{Cl_2} + H_2\overset{+1}{O}\overset{-2}{}$

2. Затем выявляем элементы, которые изменили свою степень окисления. Это марганец ($Mn$) и хлор ($Cl$):

Марганец понизил степень окисления с $+7$ до $+2$.

Хлор повысил степень окисления с $-1$ до $0$.

3. Составляем электронные полуреакции для этих элементов, указывая число принятых или отданных электронов:

$\overset{+7}{Mn} + 5e^- \rightarrow \overset{+2}{Mn}$ (процесс восстановления, марганец является окислителем)

$2\overset{-1}{Cl} - 2e^- \rightarrow \overset{0}{Cl_2}$ (процесс окисления, хлор является восстановителем)

4. Находим наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных (2) и принятых (5) электронов. НОК(5, 2) = 10. Это позволяет найти коэффициенты для баланса:

$ \begin{array}{c|c|l} \text{восстановление} & \overset{+7}{Mn} + 5e^- \rightarrow \overset{+2}{Mn} & 2 \\ \text{окисление} & 2\overset{-1}{Cl} - 2e^- \rightarrow \overset{0}{Cl_2} & 5 \end{array} $

5. Используем эти коэффициенты (2 для марганца и 5 для хлора) в основном уравнении реакции:

$2KMnO_4 + HCl \rightarrow KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + H_2O$

6. Уравняем остальные элементы. Сначала калий ($K$): слева 2 атома, значит и справа должно быть 2.

$2KMnO_4 + HCl \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + H_2O$

Теперь уравняем хлор ($Cl$). В правой части уравнения общее число атомов хлора: $2\;(в\;KCl) + 2 \cdot 2\;(в\;MnCl_2) + 5 \cdot 2\;(в\;Cl_2) = 2 + 4 + 10 = 16$. Значит, в левой части перед $HCl$ ставим коэффициент 16.

$2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + H_2O$

Наконец, уравняем водород ($H$) и кислород ($O$). Слева 16 атомов водорода, значит справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 8. Проверяем кислород: слева $2 \cdot 4 = 8$ атомов, справа $8 \cdot 1 = 8$ атомов. Все элементы уравнены.

Расстановка коэффициентов в схеме реакции

Ответ: $2KMnO_4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + 8H_2O$

Окислитель и восстановитель

Окислитель — это вещество, в составе которого находится элемент, принимающий электроны. В данной реакции $Mn^{+7}$ принимает 5 электронов, поэтому окислителем является $KMnO_4$.

Восстановитель — это вещество, в составе которого находится элемент, отдающий электроны. В данной реакции $Cl^{-1}$ отдает электроны, поэтому восстановителем является $HCl$.

Ответ: Окислитель: $KMnO_4$ (перманганат калия). Восстановитель: $HCl$ (соляная кислота).

Процессы окисления и восстановления

Процесс восстановления — это процесс присоединения электронов, который приводит к понижению степени окисления.

Процесс окисления — это процесс отдачи электронов, который приводит к повышению степени окисления.

Ответ: Процесс восстановления: $Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}$. Процесс окисления: $2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^{0}$.