Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой KClO₃ + HBr → KCl + Br₂ + H₂O. Запишите в отдельной(-ых) строчке (-ах) формулы частиц (веществ) окислителя и восстановителя. Укажите, какая из этих частиц (веществ) является окислителем, какая — восстановителем.

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

В KClO₃: K (+1), O (-2), Cl (+5)

В HBr: H (+1), Br (-1)

В KCl: K (+1), Cl (-1)

В Br₂: Br (0)

В H₂O: H (+1), O (-2)

2. Определим элементы, изменяющие степень окисления:

Хлор (Cl) изменяет степень окисления с +5 до -1.

Бром (Br) изменяет степень окисления с -1 до 0.

3. Составим электронный баланс:

Cl⁺⁵ + 6e^- → Cl^-1 | 1 (окислитель)

2Br^-1 - 2e^- → Br₂⁰ | 3 (восстановитель)

4. Расставим коэффициенты в уравнении реакции:

Умножим KClO₃ на 1, HBr на 3, Br₂ на 1.

1 KClO₃ + 3 HBr → 1 KCl + 1 Br₂ + H₂O

5. Сбалансируем элементы, не участвующие в окислительно-восстановительной реакции:

K: 1 слева, 1 справа — сбалансировано.

H: 3 слева. В HBr 3 атома H. В H₂O нужно 3 атома H, значит коэффициент перед H₂O будет 3/2 или 1.5.

O: 3 слева. В H₂O 3 атома O, значит коэффициент перед H₂O будет 3.

Проверим H: 3 атома H в 3HBr. В 3H₂O 3 * 2 = 6 атомов H. Это не совпадает.

Пересчитаем баланс, исходя из того, что Br^-1 → Br₂⁰, а Cl⁺⁵ → Cl^-1.

Cl⁺⁵ + 6e^- → Cl^-1 | 1

2Br^-1 - 2e^- → Br₂⁰ | 3

Умножаем KClO₃ на 1, HBr на 3, Br₂ на 1.

1 KClO₃ + 3 HBr → 1 KCl + 1 Br₂ + H₂O

Теперь балансируем водород и кислород.

В KClO₃: K(+1), Cl(+5), O(-2)

В HBr: H(+1), Br(-1)

В KCl: K(+1), Cl(-1)

В Br₂: Br(0)

В H₂O: H(+1), O(-2)

Cl⁺⁵ + 6e^- → Cl^-1 | 1

2Br^-1 → Br₂⁰ + 2e^- | 3

Умножаем KClO₃ на 1, HBr на 3, Br₂ на 1.

1 KClO₃ + 3 HBr → 1 KCl + 1 Br₂ + H₂O

Сбалансируем K: 1 слева, 1 справа (в KCl).

Сбалансируем Cl: 1 слева (в KClO₃), 1 справа (в KCl).

Сбалансируем Br: 3 слева (в HBr). 2 атома Br в Br₂. Нужен коэффициент 3/2 перед Br₂, или умножаем все на 2. Давайте сначала попробуем без умножения на 2.

1 KClO₃ + 3 HBr → 1 KCl + 3/2 Br₂ + H₂O

Сбалансируем H: 3 слева (в 3HBr). Значит, в H₂O должно быть 3 атома H. Коэффициент перед H₂O = 3/2.

1 KClO₃ + 3 HBr → 1 KCl + 3/2 Br₂ + 3/2 H₂O

Сбалансируем O: 3 слева (в KClO₃). 3/2 * 1 = 3/2 атома O в 3/2 H₂O. Не сходится.

Попробуем умножить баланс на 2:

Cl⁺⁵ + 6e^- → Cl^-1 | 2

2Br^-1 - 2e^- → Br₂⁰ | 6

Теперь коэффициенты для KClO₃ и KCl будут 2, для HBr — 6, для Br₂ — 3.

2 KClO₃ + 6 HBr → 2 KCl + 3 Br₂ + H₂O

Сбалансируем K: 2 слева, 2 справа (в 2KCl).

Сбалансируем Cl: 2 слева (в 2KClO₃), 2 справа (в 2KCl).

Сбалансируем Br: 6 слева (в 6HBr). 3 * 2 = 6 атомов Br в 3Br₂. Сбалансировано.

Сбалансируем H: 6 слева (в 6HBr). В H₂O должно быть 6 атомов H. Коэффициент перед H₂O = 3.

2 KClO₃ + 6 HBr → 2 KCl + 3 Br₂ + 3 H₂O

Сбалансируем O: 2 * 3 = 6 слева (в 2KClO₃). 3 * 1 = 3 атома O в 3H₂O. Не сходится.

Проверим степени окисления ещё раз.

KClO₃: K(+1), Cl(+5), O(-2)

HBr: H(+1), Br(-1)

KCl: K(+1), Cl(-1)

Br₂: Br(0)

H₂O: H(+1), O(-2)

Cl⁺⁵ → Cl^-1 (принял 6e^-)

Br^-1 → Br⁰ (отдал 1e^-). Так как Br₂, то 2Br^-1 → Br₂⁰, отдали 2e^-.

Баланс:

Cl⁺⁵ + 6e^- → Cl^-1 | 1

2Br^-1 - 2e^- → Br₂⁰ | 3

Коэффициенты:

KClO₃ — 1

HBr — 3

KCl — 1

Br₂ — 1

H₂O — ?

1 KClO₃ + 3 HBr → 1 KCl + 1 Br₂ + H₂O

Проверяем H: 3 слева. В H₂O должно быть 3 атома H, то есть 3/2 H₂O.

1 KClO₃ + 3 HBr → 1 KCl + 1 Br₂ + 3/2 H₂O

Проверяем O: 3 слева (в KClO₃). 3/2 * 1 = 3/2 атома O в 3/2 H₂O. Не сходится.

Возможно, бром окисляется, а хлор восстанавливается.

KClO₃: Cl(+5)

HBr: Br(-1)

KCl: Cl(-1)

Br₂: Br(0)

Cl⁺⁵ + 6e^- → Cl^-1 | 1

Br^-1 - 1e^- → Br⁰ | 6

Это означало бы, что 6 атомов Br^-1 окисляются до 3 молекул Br₂⁰.

KClO₃ + 6 HBr → KCl + 3 Br₂ + H₂O

Сбалансируем K: 1 слева, 1 справа (в KCl).

Сбалансируем Cl: 1 слева (в KClO₃). 1 справа (в KCl).

Сбалансируем Br: 6 слева (в 6HBr). 3 * 2 = 6 атомов Br в 3Br₂. Сбалансировано.

Сбалансируем H: 6 слева (в 6HBr). В H₂O должно быть 6 атомов H. Коэффициент перед H₂O = 3.

KClO₃ + 6 HBr → KCl + 3 Br₂ + 3 H₂O

Сбалансируем O: 3 слева (в KClO₃). 3 * 1 = 3 атома O в 3H₂O. Сбалансировано.

Уравнение реакции:

KClO₃ + 6 HBr → KCl + 3 Br₂ + 3 H₂O

Окислитель: KClO₃ (вещество, в котором элемент принимает электроны, Cl⁺⁵ → Cl^-1)

Восстановитель: HBr (вещество, в котором элемент отдает электроны, Br^-1 → Br⁰)

Ответ:

Уравнение реакции: KClO₃ + 6 HBr → KCl + 3 Br₂ + 3 H₂O

Окислитель: KClO₃

Восстановитель: HBr