Решение: KMnO4 + HBr → KBr + MnBr2 + Br2 + H2O (Электронный баланс)

Вот решение задачи с расстановкой коэффициентов и заполнением электронного баланса.

Расставьте коэффициенты в уравнении и заполните пропуски в электронном балансе.

Коэффициент 1 ставить не нужно (оставьте поле пустым). Дробные и кратные коэффициенты недопустимы. Степень окисления пишется так: сперва знак, потом число без пробела (1 пишется), например, -3, -1, 0, +2, +4 За вертикальной чертой в балансе нужно написать дополнительный множитель, 1 пишется.

Уравнение реакции:

\[\text{KMnO}_4 + \text{HBr} \rightarrow \text{KBr} + \text{MnBr}_2 + \text{Br}_2 + \text{H}_2\text{O}\]

1. Определим степени окисления элементов:

* В \(\text{KMnO}_4\): \(\text{K}^{+1}\), \(\text{O}^{-2}\). Пусть степень окисления \(\text{Mn}\) будет \(x\). Тогда \(+1 + x + 4 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow 1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7\). * В \(\text{HBr}\): \(\text{H}^{+1}\), \(\text{Br}^{-1}\). * В \(\text{KBr}\): \(\text{K}^{+1}\), \(\text{Br}^{-1}\). * В \(\text{MnBr}_2\): \(\text{Br}^{-1}\). Пусть степень окисления \(\text{Mn}\) будет \(y\). Тогда \(y + 2 \cdot (-1) = 0 \Rightarrow y = +2\). * В \(\text{Br}_2\): \(\text{Br}^0\) (простое вещество). * В \(\text{H}_2\text{O}\): \(\text{H}^{+1}\), \(\text{O}^{-2}\).

2. Выпишем элементы, изменившие степень окисления, и составим электронный баланс:

* Марганец (\(\text{Mn}\)) изменил степень окисления с +7 до +2. Он принял электроны, значит, является окислителем. \[\text{Mn}^{+7} + 5\text{e}^- \rightarrow \text{Mn}^{+2}\] * Бром (\(\text{Br}\)) изменил степень окисления с -1 до 0. Он отдал электроны, значит, является восстановителем. Важно отметить, что часть брома осталась в степени окисления -1 (в \(\text{KBr}\) и \(\text{MnBr}_2\)), а часть окислилась до \(\text{Br}_2\). В электронном балансе учитываем только ту часть, которая изменила степень окисления. \[2\text{Br}^{-1} - 2\text{e}^- \rightarrow \text{Br}_2^0\]

3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и принятых электронов:

* Для \(\text{Mn}\): 5 электронов. * Для \(\text{Br}\): 2 электрона. * НОК(5, 2) = 10.

4. Определим коэффициенты для полуреакций:

* Для \(\text{Mn}^{+7} + 5\text{e}^- \rightarrow \text{Mn}^{+2}\) | 2 (множитель) * Для \(2\text{Br}^{-1} - 2\text{e}^- \rightarrow \text{Br}_2^0\) | 5 (множитель)

5. Запишем электронный баланс с множителями:

* \(\text{Mn}^{+7} + 5\text{e}^- \rightarrow \text{Mn}^{+2}\) | 2 * \(2\text{Br}^{-1} - 2\text{e}^- \rightarrow \text{Br}_2^0\) | 5

6. Расставим коэффициенты в уравнении:

* Коэффициент перед \(\text{KMnO}_4\) (содержит \(\text{Mn}^{+7}\)) будет 2. * Коэффициент перед \(\text{MnBr}_2\) (содержит \(\text{Mn}^{+2}\)) будет 2. * Коэффициент перед \(\text{Br}_2\) (содержит \(\text{Br}^0\)) будет 5. Теперь уравнение выглядит так: \[2\text{KMnO}_4 + \text{HBr} \rightarrow \text{KBr} + 2\text{MnBr}_2 + 5\text{Br}_2 + \text{H}_2\text{O}\]

7. Уравняем остальные элементы:

* Калий (\(\text{K}\)): Слева 2 атома (\(2\text{KMnO}_4\)). Справа 1 атом (\(\text{KBr}\)). Ставим коэффициент 2 перед \(\text{KBr}\). \[2\text{KMnO}_4 + \text{HBr} \rightarrow 2\text{KBr} + 2\text{MnBr}_2 + 5\text{Br}_2 + \text{H}_2\text{O}\] * Бром (\(\text{Br}\)): Справа: \(2 \cdot 1 (\text{KBr}) + 2 \cdot 2 (\text{MnBr}_2) + 5 \cdot 2 (\text{Br}_2) = 2 + 4 + 10 = 16\) атомов. Слева: \(\text{HBr}\). Значит, перед \(\text{HBr}\) ставим коэффициент 16. \[2\text{KMnO}_4 + 16\text{HBr} \rightarrow 2\text{KBr} + 2\text{MnBr}_2 + 5\text{Br}_2 + \text{H}_2\text{O}\] * Водород (\(\text{H}\)): Слева 16 атомов (\(16\text{HBr}\)). Справа \(\text{H}_2\text{O}\). Значит, перед \(\text{H}_2\text{O}\) ставим коэффициент 8 (\(16/2 = 8\)). \[2\text{KMnO}_4 + 16\text{HBr} \rightarrow 2\text{KBr} + 2\text{MnBr}_2 + 5\text{Br}_2 + 8\text{H}_2\text{O}\] * Кислород (\(\text{O}\)): Слева \(2 \cdot 4 = 8\) атомов (\(2\text{KMnO}_4\)). Справа \(8 \cdot 1 = 8\) атомов (\(8\text{H}_2\text{O}\)). Кислород уравнен.

Окончательное уравнение:

\[2\text{KMnO}_4 + 16\text{HBr} \rightarrow 2\text{KBr} + 2\text{MnBr}_2 + 5\text{Br}_2 + 8\text{H}_2\text{O}\]

Заполнение пропусков:

* Коэффициенты в уравнении: 2 \(\text{KMnO}_4\) + 16 \(\text{HBr}\) \(\rightarrow\) 2 \(\text{KBr}\) + 2 \(\text{MnBr}_2\) + 5 \(\text{Br}_2\) + 8 \(\text{H}_2\text{O}\) * Электронный баланс: * \(\text{Mn}^{+7}\) + 5 \(\text{e}^-\) \(\rightarrow\) \(\text{Mn}^{+2}\) | 2 \(\text{Mn}\) является окислителем. * 2\(\text{Br}^{-1}\) - 2 \(\text{e}^-\) \(\rightarrow\) \(\text{Br}_2^0\) | 5 \(\text{Br}\) является восстановителем.