Номер 7, страница 57 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Проверьте себя. 6. Галогены и их соединения - номер 7, страница 57.

Условие.

7. Сумма коэффициентов перед реагентами в реакции получения хлора взаимодействием марганцовки и концентрированной соляной кислоты равна

1) 5

2) 17

3) 18

4) 35

Решение.

Решение 2.

Дано:

Реакция получения хлора взаимодействием перманганата калия ($KMnO_4$, марганцовка) и концентрированной соляной кислоты ($HCl$). (Перевод в систему СИ не требуется, так как задача химическая и не содержит физических величин).

Найти:

Сумму коэффициентов перед реагентами в уравнении этой реакции.

Решение:

Первым шагом составим схему химической реакции. Реагентами являются перманганат калия и соляная кислота. В результате этой окислительно-восстановительной реакции образуются хлорид марганца(II), хлорид калия, газообразный хлор и вода.

Схема реакции:
$KMnO_4 + HCl \rightarrow MnCl_2 + KCl + Cl_2 + H_2O$

Для нахождения коэффициентов воспользуемся методом электронного баланса. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

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

Элементы, изменившие степень окисления: марганец понизил степень окисления с $+7$ до $+2$ ($Mn^{+7}$ является окислителем), а хлор повысил степень окисления с $-1$ до $0$ ($Cl^{-1}$ является восстановителем).

Составим уравнения полуреакций, указав количество принятых и отданных электронов:

$Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}$ $| \cdot 2$ (процесс восстановления)
$2Cl^{-} - 2e^- \rightarrow Cl_2^{0}$ $| \cdot 5$ (процесс окисления)

Чтобы сбалансировать число отданных и принятых электронов, находим наименьшее общее кратное (10) и домножаем полуреакции на соответствующие множители (2 и 5). Эти множители будут коэффициентами в уравнении реакции.

Поставим коэффициент 2 перед соединениями марганца ($KMnO_4$ и $MnCl_2$) и коэффициент 5 перед молекулярным хлором ($Cl_2$):

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

Теперь уравняем остальные атомы путем подбора коэффициентов:

1. Уравниваем калий (K): слева 2 атома ($2KMnO_4$), значит, справа перед $KCl$ ставим коэффициент 2.
$2KMnO_4 + HCl \rightarrow 2MnCl_2 + 2KCl + 5Cl_2 + H_2O$

2. Уравниваем кислород (O): слева $2 \times 4 = 8$ атомов, значит, справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 8.
$2KMnO_4 + HCl \rightarrow 2MnCl_2 + 2KCl + 5Cl_2 + 8H_2O$

3. Уравниваем водород (H): справа $8 \times 2 = 16$ атомов, значит, слева перед $HCl$ ставим коэффициент 16.
$2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2MnCl_2 + 2KCl + 5Cl_2 + 8H_2O$

4. Проводим проверку по хлору (Cl). Слева: 16 атомов в $16HCl$. Справа: $2 \times 2=4$ атома в $2MnCl_2$, $2 \times 1=2$ атома в $2KCl$, $5 \times 2=10$ атомов в $5Cl_2$. Итого: $4 + 2 + 10 = 16$ атомов. Баланс соблюден.

Полное сбалансированное уравнение реакции:

$2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2MnCl_2 + 2KCl + 5Cl_2 + 8H_2O$

Реагентами в данной реакции являются перманганат калия ($KMnO_4$) и соляная кислота ($HCl$). Их стехиометрические коэффициенты равны 2 и 16 соответственно.

Найдем сумму коэффициентов перед реагентами:

$2 + 16 = 18$

Ответ: 18