Задание 1. Расстановка коэффициентов в уравнении реакции
Для начала определим степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции:
Исходные вещества:
- Железо (Fe) – простое вещество, степень окисления 0.
- Хлор (Cl2) – простое вещество, степень окисления 0.
Продукт реакции:
- В хлориде железа (III) (FeCl3) хлор имеет степень окисления -1 (так как он более электроотрицателен, чем железо).
- Сумма степеней окисления в соединении равна нулю. Если степень окисления хлора -1, то степень окисления железа должна быть +3 (3 × (-1) + (+3) = 0).
Теперь запишем полуреакции окисления и восстановления:
- Окисление: Железо теряет электроны, его степень окисления повышается с 0 до +3.
- Fe0 – 3e- → Fe+3 (окисление)
- Восстановление: Хлор принимает электроны, его степень окисления понижается с 0 до -1.
- Cl20 + 2e- → 2Cl-1 (восстановление)
Чтобы уравнять число отданных и принятых электронов, найдем наименьшее общее кратное для 3 и 2, которое равно 6. Умножим полуреакцию окисления на 2, а полуреакцию восстановления на 3:
- 2Fe0 – 6e- → 2Fe+3
- 3Cl20 + 6e- → 6Cl-1
Теперь мы можем расставить коэффициенты в исходном уравнении:
- Коэффициент перед Fe будет 2.
- Коэффициент перед Cl2 будет 3.
- Коэффициент перед FeCl3 будет 2 (так как у нас получилось 2 атома железа и 6 атомов хлора, а в FeCl3 железо имеет степень окисления +3, значит, нам нужно 2 молекулы FeCl3, чтобы получить 2 атома железа; при этом у нас будет 2 × 3 = 6 атомов хлора, что соответствует 3 молекулам Cl2).
Проверим баланс атомов:
- Железо (Fe): Слева: 2 атома. Справа: 2 атома. (Совпадает)
- Хлор (Cl): Слева: 3 × 2 = 6 атомов. Справа: 2 × 3 = 6 атомов. (Совпадает)
Итоговое уравнение:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
Заполняем пропуски:
2 Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3
(Согласно условию, коэффициент 1 не записывается, но в данном случае все коэффициенты больше 1).
Задание 2. Восстановитель и окислитель
Восстановитель – это вещество, которое отдает электроны и при этом окисляется (его степень окисления повышается). В данной реакции восстановителем является железо (Fe), так как его степень окисления повысилась с 0 до +3.
Окислитель – это вещество, которое принимает электроны и при этом восстанавливается (его степень окисления понижается). В данной реакции окислителем является хлор (Cl2), так как степень окисления хлора понизилась с 0 до -1.
Следовательно, правильный вариант:
- Восстановитель – Fe
- Окислитель - Cl2