Подобрать коэффициенты в уравнениях методом полуреакций

Предмет: Химия

Раздел: Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)

Задание относится к уравнению реакций, в которых происходит как окисление, так и восстановление. Для его решения мы используем метод полуреакций. Суть данного метода заключается в составлении уравнений для отдельных процессов окисления и восстановления, а затем их объединении для составления окончательного уравнения реакции.

Дано уравнение: HBr + KMnO₄ → Br₂ + KBr + MnBr₂ + H₂O

Решение по шагам:

1. Определяем, что окисляется и что восстанавливается.

• Бром в HBr находится в степени окисления -1 (HBr → Br⁻). В продукте Br₂ бром имеет степень окисления 0 (Br₂). Это означает, что бром окисляется.
• Марганец в KMnO₄ в степени окисления +7. В продукте MnBr₂ марганец имеет степень окисления +2. Это значит, что марганец восстанавливается.

2. Записываем полуреакцию окисления (для Br⁻ → Br₂).

2Br⁻ \rightarrow Br₂ + 2e⁻

Здесь мы записали, что бром-анион отдает два электрона и образует бром в элементарной форме.

3. Записываем полуреакцию восстановления (для марганца в KMnO₄ → Mn²⁺).

MnO_4⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O

Здесь марганец в перманганате принимает 5 электронов и переходит из степени окисления +7 в степень +2, при этом выделяется вода.

4. Уравниваем число электронов, отданных и принятых.

Для этого домножим обе полуреакции на такие коэффициенты, чтобы число электронов совпадало:

• Полуреакцию окисления умножаем на 5:

  5(2Br⁻ \rightarrow Br₂ + 2e⁻) \rightarrow 10Br⁻ \rightarrow 5 Br₂ + 10e⁻

• Полуреакцию восстановления умножаем на 2:

  2(MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ \rightarrow Mn^{2+} + 4H₂O) \rightarrow 2MnO₄⁻ + 16H⁺ + 10e⁻ \rightarrow 2Mn^{2+} + 8H₂O

Теперь у нас одинаковое количество электронов: 10 электронов → 10 электронов.

5. Складываем полуреакции.

Соединяем обе полуреакции, сложив их и убрав электроны (поскольку они сокращаются):

10Br⁻ + 2MnO₄⁻ + 16H⁺ \rightarrow 5Br₂ + 2Mn^{2+} + 8H₂O

6. Добавляем другие компоненты.

Помимо HBr и KMnO₄, в уравнении присутствует KBr, MnBr₂ и H₂O. Уравниваем все вещества:

• Бром в форме HBr уже участвует как источник ионов Br⁻.
• Калий (K⁺) идет с перманганатом и образует KBr. Так как на каждую молекулу KMnO₄ приходится один K⁺, добавляем 2 моль KBr для две формулы перманганата (сохраняем равновесие их).
• Mn²⁺ переходит в MnBr₂.

Итак, конечное уравнение выглядит так:

Ответ:

Окончательное уравнение реакции с подобранными коэффициентами:

10HBr + 2KMnO₄ → 5Br₂ + 2MnBr₂ + 2KBr + 8H₂O