составить электронный баланс

Question

Расшифровка фото нейросетью:
$$4\mathrm{HCl} + \mathrm{MnO}_{2} = \mathrm{MnCl}_{2} + \mathrm{Cl}_{2}\uparrow + 2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$$
$$16\mathrm{HCl} + 2\mathrm{KMnO}_{4} = 2\mathrm{MnCl}_{2} + 2\mathrm{KCl} + 5\mathrm{Cl}_{2}\uparrow + 8\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$$
$$14\mathrm{HCl} + \mathrm{K}_{2}\mathrm{Cr}_{2}\mathrm{O}_{7} = 2\mathrm{CrCl}_{3} + 2\mathrm{KCl} + 3\mathrm{Cl}_{2}\uparrow + 7\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$$

Answer

Кратко: на фото три окислительно-восстановительные реакции. В каждой $\mathrm{HCl}$ — восстановитель: $\mathrm{Cl}^{-}$ окисляется до $\mathrm{Cl}_2$, а соединения марганца или хрома восстанавливаются. Сами уравнения уже уравнены; ниже показано, откуда берутся коэффициенты.

Как рассуждать

1. Находим элементы, у которых меняются степени окисления.

2. Записываем полуреакции: сколько электронов атом принимает или отдаёт.

3. Подбираем множители так, чтобы число принятых и отданных электронов совпало.

4. Переносим коэффициенты в уравнение, а $\mathrm{HCl}$ и $\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ добираем по числу атомов.

Важно: не весь хлор из $\mathrm{HCl}$ окисляется. Часть его остаётся в солях, например в $\mathrm{MnCl}_2$ или $\mathrm{KCl}$. Поэтому коэффициент перед $\mathrm{HCl}$ часто больше, чем «подсказывает» одна полуреакция.

1) Реакция с $\mathrm{MnO}_2$

$$
4\mathrm{HCl}+\mathrm{MnO}_{2}=\mathrm{MnCl}_{2}+\mathrm{Cl}_{2}\uparrow+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
$$

$$
\begin{aligned}
\mathrm{Mn}^{+4}+2e^{-} &\rightarrow \mathrm{Mn}^{+2} \quad (\times 1),\
2\mathrm{Cl}^{-}-2e^{-} &\rightarrow \mathrm{Cl}_{2} \quad (\times 1).
\end{aligned}
$$

Один марганец принимает $2e^{-}$, два хлорид-иона отдают $2e^{-}$. Поэтому перед $\mathrm{MnO}_2$, $\mathrm{MnCl}_2$ и $\mathrm{Cl}_2$ стоят единицы. В $\mathrm{HCl}$ нужно 4 молекулы: 2 атома хлора окисляются, ещё 2 остаются в $\mathrm{MnCl}_2$. Воды получается 2 по водороду.

2) Реакция с $\mathrm{KMnO}_4$

$$
16\mathrm{HCl}+2\mathrm{KMnO}_{4}=2\mathrm{MnCl}_{2}+2\mathrm{KCl}+5\mathrm{Cl}_{2}\uparrow+8\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
$$

$$
\begin{aligned}
\mathrm{Mn}^{+7}+5e^{-} &\rightarrow \mathrm{Mn}^{+2} \quad (\times 2),\
2\mathrm{Cl}^{-}-2e^{-} &\rightarrow \mathrm{Cl}_{2} \quad (\times 5).
\end{aligned}
$$

Два атома марганца принимают $10e^{-}$, десять хлорид-ионов отдают $10e^{-}$. Отсюда:

$2\mathrm{KMnO}_4$;

$2\mathrm{MnCl}_2$;

$5\mathrm{Cl}_2$;

$2\mathrm{KCl}$.

Теперь считаем хлор: $10$ атомов ушли в $\mathrm{Cl}_2$, $4$ — в $2\mathrm{MnCl}_2$, $2$ — в $2\mathrm{KCl}$. Всего $16$, поэтому перед $\mathrm{HCl}$ стоит $16$. Водорода $16$, значит воды $8$.

3) Реакция с $\mathrm{K}_2\mathrm{Cr}_2\mathrm{O}_7$

$$
14\mathrm{HCl}+\mathrm{K}_{2}\mathrm{Cr}_{2}\mathrm{O}_{7}=2\mathrm{CrCl}_{3}+2\mathrm{KCl}+3\mathrm{Cl}_{2}\uparrow+7\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
$$

$$
\begin{aligned}
\mathrm{Cr}^{+6}+3e^{-} &\rightarrow \mathrm{Cr}^{+3} \quad (\times 2),\
2\mathrm{Cl}^{-}-2e^{-} &\rightarrow \mathrm{Cl}_{2} \quad (\times 3).
\end{aligned}
$$

Два атома хрома принимают $6e^{-}$, шесть хлорид-ионов отдают $6e^{-}$. Получаются $2\mathrm{CrCl}_3$ и $3\mathrm{Cl}_2$.

Считаем хлор: $6$ атомов в $2\mathrm{CrCl}_3$, $2$ атома в $2\mathrm{KCl}$, $6$ атомов в $3\mathrm{Cl}_2$. Всего $14$, поэтому $\mathrm{HCl}$ — $14$. По водороду воды $7$.

Проверка по атомам — я сверил:

1-я реакция: $\mathrm{Cl}: 4=2+2$, $\mathrm{H}: 4=4$, $\mathrm{O}: 2=2$;

2-я реакция: $\mathrm{Cl}: 16=4+2+10$, $\mathrm{H}: 16=16$, $\mathrm{O}: 8=8$;

3-я реакция: $\mathrm{Cl}: 14=6+2+6$, $\mathrm{H}: 14=14$, $\mathrm{O}: 7=7$.

Число отданных и принятых электронов тоже совпадает: $2=2$, $10=10$, $6=6$.

составить электронный баланс

1) Реакция с \(\mathrm{MnO}_2\)

2) Реакция с \(\mathrm{KMnO}_4\)

3) Реакция с \(\mathrm{K}_2\mathrm{Cr}_2\mathrm{O}_7\)