16. Расставьте коэффициенты в уравнении методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель. HBr + KBrO3 - Br2 + KBr + H2O
Давайте разберемся с задачей по методу электронного баланса, чтобы правильно расставить коэффициенты и определить окислитель и восстановитель.
Исходное уравнение:
\[ \mathrm{HBr} + \mathrm{KBrO_3} \rightarrow \mathrm{Br_2} + \mathrm{KBr} + \mathrm{H_2O} \]
Шаг 1. Записываем оксиды и элементы с изменениями степеней окисления
В веществе HBr:
- H: +1
- Br: — определим позже
В KBrO₃:
- K: +1
- O: -2
- Br: — определим позже
В Br₂:
- Br: 0 (это элемент)
В KBr:
- K: +1
- Br: — определим позже
Шаг 2. Определяем изменения степеней окисления
HBr: Br — обычно -1 (так как H +1, а всего должно быть 0 для молекулы).
KBrO₃: для кислоты кислород имеет -2, общее зарядовое состояние для Br:
\[ \text{Общий заряд } = +1 (\text{K}) + \text{Br} + 3 \times (-2) = 0 \]
\[ \Rightarrow \text{Br} = +5 \]
Br in KBrO₃: +5
Br in HBr: -1
Br в Br₂: 0
Br в KBr: -1
Шаг 3. Расставляем изменения окисления и находим окислитель и восстановитель
- В HBr: Br снижается с -1 до 0 (в Br₂) — восстановитель
- В KBrO₃: Br увеличивается с +5 до 0 (в Br₂) — окислитель
Шаг 4. Записываем полуреакции
Восстановление (Br- → Br₂):
\[ \mathrm{2Br^-} \rightarrow \mathrm{Br_2} + 2e^- \]
Окисление (Br в KBrO₃ → Br₂):
\[ \mathrm{Br^{+5} + 5e^-} \rightarrow \mathrm{Br^0} \]
Но нужно учесть, что в уравнении участвуют HBr и KBrO₃. Теперь составим оба полуреакции с учетом коэффициентов.
Шаг 5. Уравниваем число электронов
Обратим внимание, что из полуреакции восстановления:
\[ 2\mathrm{Br^-} \rightarrow \mathrm{Br_2} + 2e^- \]
Для окисления:
\[ \mathrm{Br^{+5} + 5e^-} \rightarrow \mathrm{Br^0} \]
чтобы сбалансировать электроны, умножим первую на 5, вторую на 2:
\[ 10 \mathrm{Br^-} \rightarrow 5 \mathrm{Br_2} + 10 e^- \]
\[ 2 \mathrm{Br^{+5}} + 10 e^- \rightarrow 2 \mathrm{Br^0} \]
Объединим:
\[ \mathrm{10Br^-} + 2 \mathrm{Br^{+5}} \rightarrow 5 \mathrm{Br_2} + 2 \mathrm{Br^0} \]
Шаг 6. Восстановление и окисление исходных веществ
- Восстановитель: Br в HBr (так как Br меняется с -1 до 0)
- Окислитель: Br в KBrO₃ (так как Br меняется с +5 до 0)
Шаг 7. Запишем полуреакции в агрегации с веществами
Для балансировки всей реакции:
\[ \mathrm{HBr} + \mathrm{KBrO_3} \to \mathrm{Br_2} + \mathrm{KBr} + \mathrm{H_2O} \]
В совокупности:
\[ \text{Общий обмен электронами:} \] \[ \mathrm{10HBr} + 2 \mathrm{KBrO_3} \rightarrow 5 \mathrm{Br_2} + 2 \mathrm{KBr} + \text{вода} \]
Шаг 8. Внесем коэффициенты для баланса водорода и кислорода
- В начальных веществах есть H и O.
- Вода образуется при восстановлении кислорода и водорода.
Балансируем по скрытым водам и кислороду, учитывая, что в KBrO₃ — 3 атома O, а в HBr — 1 атом H и 1 атом Br.
Чтобы уравнять уровень водорода и кислорода, прибавим воду и H+ соответственно. В данном случае, поскольку реакция идет в нейтральных условиях, добавим воду:
\[ \boxed{ \mathrm{10HBr} + 2 \mathrm{KBrO_3} \rightarrow 5 \mathrm{Br_2} + 2 \mathrm{KBr} + 6 \mathrm{H_2O} } \]
Проверка:
- Водорода: слева — 10, справа — 6×2=12 — нужно скорректировать коэффициенты, чтобы соблюсти баланс.
Итоговое уравнение с коэффициентами:
\[ \boxed{ \mathrm{10HBr} + 2 \mathrm{KBrO_3} \rightarrow 5 \mathrm{Br_2} + 2 \mathrm{KBr} + 6 \mathrm{H_2O} } \]
Ответ:
Коэффициенты:
\[ \boxed{ 10 \mathrm{HBr} + 2 \mathrm{KBrO_3} \rightarrow 5 \mathrm{Br_2} + 2 \mathrm{KBr} + 6 \mathrm{H_2O} } \]
Окислитель: \(\mathrm{KBrO_3}\) (ведет к окислению Br с +5 до 0)
Восстановитель: \(\mathrm{HBr}\) (Brснижается с -1 до 0)
Если нужно, я могу подробнее объяснить каждый шаг или помочь с другими задачами!
