Question

Напишите уравнения реакций
а) NaCl → HCl → FeCl2 → FeCl3 → AgCl;
 б) KBr → Br2 → ZnBr2 → HBr → Br2 → NaBrO3.
(для реакций, протекающих в растворах, запишите ионные уравнения, а в уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель) с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Answer 1

а) NaCl → HCl → FeCl2 → FeCl3 → AgCl;
2NaCl + H2SO4 (конц.) = Na2SO4 + 2HCl↑

2HCl + Fe = FeCl2 + H2↑
Схема окислительно-восстановительной реакции.
H+1Cl + Fe0 ⟶ Fe+2Cl2 + H20
Fe0 -2ē ⟶ Fe+2    |2|2|1 ― процесс окисления
2H+1 +2ē ⟶ H20   |2|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы железа и водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов железа и водорода. Множители 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента железа в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулой двух соединений железа (Fe, FeCl2), а разными являются индексы элемента водорода в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1, поскольку относится к двум атомам водорода, перед формулой водорода. Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции железо — восстановитель, а хлороводород (за счёт атомов водорода в степени окисления +1) — окислитель.

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Fe+2Cl2 + Cl20 ⟶ Fe+3Cl3-1
Fe+2 -1ē ⟶ Fe+3       |1|2|2 ― процесс окисления
Cl20 +2ē ⟶ 2Cl-1       |2| |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы железа и хлора. Находим наименьшее общее кратное для чисел 1 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 1 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов железа и хлора. Множители 2 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента железа в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулой двух соединений железа (FeCl2, FeCl3), а разными являются индексы элемента хлора в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем), перед формулой хлора.
В приведённой реакции хлорид железа (II) (за счёт атомов железа в степени окисления +2) — восстановитель, а хлор — окислитель.

FeCl3 + 3AgNO3 = Fe(NO3)3 + 3AgCl↓
Fe3+ + 3Cl- + 3Ag+ + 3NO3- = Fe3+ + 3NO3- + 3AgCl↓
Ag+ + Cl- = AgCl↓

Answer 2

б) KBr → Br2 → ZnBr2 → HBr → Br2 → NaBrO3.
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
2KBr-1 + Cl20 ⟶ 2KCl-1 + Br20
2Br-1 -2ē ⟶ Br20     |2|2|1 ― процесс окисления
Cl20 +2ē ⟶ 2Cl-1     |2| |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы брома и хлора. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов брома и хлора. Множители 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами хлора и брома.  Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции бромид калия (за счёт атомов брома в степени окисления -1) — восстановитель, а хлор — окислитель.

Br2 + Zn = ZnBr2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Br20 + Zn0 ⟶ Zn+2Br2-1
Восстановитель Zn0 -2ē ⟶ Zn+2      |2|2|1 ― процесс окисления
Окислитель Br20 +2ē ⟶ 2Br-1         |2| |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы цинка и брома. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов цинка и брома. Множители 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элементов брома и цинка в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами всех соединений.

2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
HBr-1 + Cl20 ⟶ HCl-1 + Br20
2Br-1 -2ē ⟶ Br20   |2|2|1 ― процесс окисления
Cl20 +2ē ⟶ 2Cl-1   |2| |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы брома и хлора. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов брома и хлора. Множители 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) только перед формулами брома и хлора. Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции бромоводород (за счёт атомов брома в степени окисления -1) — восстановитель, а хлор — окислитель.

3Br2 + 6NaOH  = 5NaBr + NaBrO3 + 3H2O
Схема окислительно-восстановительной реакции (тип ОВР: диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — реакции, в ходе которых и окисляются, и восстанавливаются атомы одного химического элемента).
Br20 + NaOH ⟶ NaBr-1 + NaBr+5O3 + H2O
Br0 -5ē ⟶ Br+5     |5|5|х1 ― процесс окисления
Br0 +1ē ⟶ Br-1     |1| |х5 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы брома. Находим наименьшее общее кратное для чисел 5 и 1. Это число 5, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 5 и 1, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов брома и хлора. Числа в последнем столбце — 1 и 5 — это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:
Br0 -5ē ⟶ Br+5   
5Br0 +5ē ⟶ 5Br-1
Добавим эти уравнения, получим суммарную схему:
Br0 + 5Br0 ⟶ Br+5 + 5Br-1
6Br20 ⟶ Br+5 + 5Br-1
Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции (обратите внимание: два атома Br0 есть в составе Br2, поэтому около Br2 ставим коэффициент 3).
3Br20 + NaOH ⟶ 5NaBr-1 + NaBr+5O3 + H2O.
Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов натрия в обеих частях разное, уравниваем его, поэтому перед NaOH пишем коэффициент 6.
3Br20 + 6NaOH ⟶ 5NaBr-1 + NaBr+5O3 + H2O
Число атомов водорода в обеих частях разное, уравниваем его, поэтому перед Н2О пишем коэффициент 3.
3Br20 + 6NaOH = 5NaBr-1 + NaBr+5O3 + 3H2O
Число атомов кислорода в обеих частях одинаковое: по 6 атомов.
В приведённой реакции бром является восстановителем и окислителем.