Задание 7. Расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительных реакциях методом электронного баланса и в ответе укажите их сумму: 1) P + HCIO3 + H2O → H3PO4 + HCI 2) Cr2(SO4)3 + Cl2 + NaOH → Na2CrO4 + NaCl + Na2SO4 + H2O

Решение:

Реакция 1: P + HCIO3 + H2O → H3PO4 + HCI

1. Определим степени окисления:
• P (0) → P (+5) в H3PO4
• Cl (+5) в HCIO3 → Cl (-1) в HCI
2. Составим электронный баланс:
• P⁰ - 5e⁻ → P⁺⁵ (окислитель)
• Cl⁺⁵ + 6e⁻ → Cl⁻¹ (восстановитель)
3. Найдем наименьшее общее кратное для 5 и 6: НОК(5, 6) = 30.
4. Расставим коэффициенты:
• Перед P и H3PO4 ставим 6.
• Перед Cl⁺⁵ и HCl ставим 5.
5. Уравняем остальные элементы:
• P: 6P + HCIO3 + H2O → 6H3PO4 + 5HCl
• Cl: 6P + 5HCIO3 + H2O → 6H3PO4 + 5HCl
• H: В левой части: 5 (из HClO3) + 2 (из H2O) = 7. В правой части: 18 (из H3PO4) + 5 (из HCl) = 23. Не сходится.
• Проверим количество кислорода: В левой части: 5 (из HClO3) + 1 (из H2O) = 6. В правой части: 24 (из H3PO4). Не сходится.
• Перепроверим степени окисления и баланс:
• P⁰ → P⁺⁵ + 5e⁻
• Cl⁺⁵ + 6e⁻ → Cl⁻¹
• НОК(5,6) = 30
• 6P⁰ - 30e⁻ → 6P⁺⁵
• 5Cl⁺⁵ + 30e⁻ → 5Cl⁻¹
• Уравнение: 6P + 5HClO3 + X H2O → 6H3PO4 + 5HCl
• Подсчитаем водород: 5 (в HClO3) + 2X (в H2O) = 18 (в H3PO4) + 5 (в HCl)
• 2X = 18 + 5 - 5 = 18
• X = 9
• Уравнение: 6P + 5HClO3 + 9H2O → 6H3PO4 + 5HCl
• Подсчитаем кислород: 5*3 (в HClO3) + 9*1 (в H2O) = 15 + 9 = 24. В H3PO4: 6*4 = 24. Сходится.
• Сумма коэффициентов: 6 + 5 + 9 + 6 + 5 = 31.

Реакция 2: Cr2(SO4)3 + Cl2 + NaOH → Na2CrO4 + NaCl + Na2SO4 + H2O

1. Определим степени окисления:
• Cr (+3) в Cr2(SO4)3 → Cr (+6) в Na2CrO4
• Cl (0) в Cl2 → Cl (-1) в NaCl
2. Составим электронный баланс:
• 2Cr⁺³ - 6e⁻ → Cr₂⁺⁶ (окислитель)
• Cl₂⁰ + 2e⁻ → 2Cl⁻¹ (восстановитель)
3. Найдем наименьшее общее кратное для 6 и 2: НОК(6, 2) = 6.
4. Расставим коэффициенты:
• Перед Cr2(SO4)3 и Na2CrO4 ставим 1.
• Перед Cl2 ставим 3.
• Перед NaCl ставим 6 (так как 2 атома Cl в Cl2, а нам нужно 6 электронов).
5. Уравнение: Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + NaOH → Na2CrO4 + 6NaCl + Na2SO4 + H2O
6. Уравняем Na: В правой части: 2 (в Na2CrO4) + 6 (в NaCl) = 8. Перед NaOH ставим 8.
7. Уравнение: Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 8NaOH → Na2CrO4 + 6NaCl + Na2SO4 + H2O
8. Уравняем H: В левой части: 8 (в NaOH). В правой части: 2 (в H2O). Перед H2O ставим 4.
9. Уравнение: Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 8NaOH → Na2CrO4 + 6NaCl + Na2SO4 + 4H2O
10. Проверим O: В левой части: 3*4 (в SO4) + 8*1 (в NaOH) = 12 + 8 = 20. В правой части: 4 (в Na2CrO4) + 4*1 (в H2O) + 4*2 (в SO4) = 4 + 4 + 8 = 16. Не сходится.
11. Перепроверим баланс и коэффициенты:
• 2Cr⁺³ - 6e⁻ → Cr₂⁺⁶ (множитель 1)
• Cl₂⁰ + 2e⁻ → 2Cl⁻¹ (множитель 3)
12. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + NaOH → Na2CrO4 + 6NaCl + Na2SO4 + H2O
13. Na: 2 (в Na2CrO4) + 6 (в NaCl) = 8. Значит, 8NaOH.
14. H: 8 (в NaOH) = 8. Значит, 4H2O.
15. O: 8 (в 8NaOH) = 8. В Na2CrO4: 4. В SO4: 4*2 = 8. Всего в правой части: 4 + 8 = 12. В левой части: 3*4 (в Cr2(SO4)3) + 8 (в 8NaOH) = 12 + 8 = 20. Не сходится.
16. Пересмотрим коэффициенты для Na и Cl.
17. 2Cr⁺³ - 6e⁻ → Cr₂⁺⁶ (множитель 1)
18. Cl₂⁰ + 2e⁻ → 2Cl⁻¹ (множитель 3)
19. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + NaOH → Na2CrO4 + NaCl + Na2SO4 + H2O
20. Cr: 2 слева, 1 справа. Ставим 2 перед Na2CrO4.
21. Cl: 6 слева, 1 справа. Ставим 6 перед NaCl.
22. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + Na2SO4 + H2O
23. Na: 2*2 (в Na2CrO4) + 6 (в NaCl) = 4 + 6 = 10. Ставим 10 перед NaOH.
24. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 10NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + Na2SO4 + H2O
25. S: 3 слева, 1 справа. Ставим 3 перед Na2SO4.
26. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 10NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + 3Na2SO4 + H2O
27. H: 10 (в NaOH) слева. Ставим 5 перед H2O.
28. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 10NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + 3Na2SO4 + 5H2O
29. O: 3*4 (в SO4) + 10*1 (в NaOH) = 12 + 10 = 22. В правой части: 2*4 (в Na2CrO4) + 6*1 (в NaCl) + 3*4 (в Na2SO4) + 5*1 (в H2O) = 8 + 6 + 12 + 5 = 31. Не сходится.
30. Пересмотрим баланс электронов и коэффициенты:
• 2Cr⁺³ - 6e⁻ → Cr₂⁺⁶ (множитель 1)
• Cl₂⁰ + 2e⁻ → 2Cl⁻¹ (множитель 3)
31. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + NaOH → Na2CrO4 + NaCl + Na2SO4 + H2O
32. Cr: 2 слева, 1 справа. Ставим 2 перед Na2CrO4.
33. Cl: 6 слева, 1 справа. Ставим 6 перед NaCl.
34. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + Na2SO4 + H2O
35. Na: 2*2 (в Na2CrO4) + 6 (в NaCl) = 10. Следовательно, 10 NaOH.
36. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 10NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + Na2SO4 + H2O
37. S: 3 слева, 1 справа. Ставим 3 перед Na2SO4.
38. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 10NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + 3Na2SO4 + H2O
39. H: 10 (в NaOH) слева. Ставим 5 перед H2O.
40. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 10NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + 3Na2SO4 + 5H2O
41. O: 3*4 (в SO4) + 10*1 (в NaOH) = 12 + 10 = 22. В правой части: 2*4 (в Na2CrO4) + 3*4 (в Na2SO4) + 5*1 (в H2O) = 8 + 12 + 5 = 25. Не сходится.
42. Попробуем другой подход к коэффициентам Na и O.
43. 2Cr⁺³ - 6e⁻ → Cr₂⁺⁶ (множитель 1)
44. Cl₂⁰ + 2e⁻ → 2Cl⁻¹ (множитель 3)
45. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + NaOH → Na2CrO4 + NaCl + Na2SO4 + H2O
46. Cr: 2 слева, 1 справа. Ставим 2 перед Na2CrO4.
47. Cl: 6 слева, 1 справа. Ставим 6 перед NaCl.
48. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + Na2SO4 + H2O
49. S: 3 слева, 1 справа. Ставим 3 перед Na2SO4.
50. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + 3Na2SO4 + H2O
51. Теперь уравняем Na. В правой части: 2*2 (в Na2CrO4) + 6 (в NaCl) + 3*2 (в Na2SO4) = 4 + 6 + 6 = 16. Ставим 16 перед NaOH.
52. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 16NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + 3Na2SO4 + H2O
53. H: 16 (в NaOH) слева. Ставим 8 перед H2O.
54. Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 16NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaCl + 3Na2SO4 + 8H2O
55. Проверим O: 3*4 (в SO4) + 16*1 (в NaOH) = 12 + 16 = 28. В правой части: 2*4 (в Na2CrO4) + 3*4 (в Na2SO4) + 8*1 (в H2O) = 8 + 12 + 8 = 28. Сходится.
56. Сумма коэффициентов: 1 + 3 + 16 + 2 + 6 + 3 + 8 = 39.

Ответ: 1: 31; 2: 39