Решение задачи по химии: бром и электронный баланс

Хорошо, давайте разберем задачу. На изображении представлены два вопроса: 1. Текстовый вопрос о броме. 2. Химическое уравнение, которое нужно уравнять методом электронного баланса. Давайте ответим на каждый вопрос по порядку.

Вопрос 1: Описание брома и меры предосторожности

Текст на изображении описывает бром. Давайте его перепишем и ответим на вопросы, которые могут быть заданы по этому тексту. Текст: "Бром — элемент, рассеянный в природе. Чаще всего его можно встретить в морской воде и других водных объектах: это связано с тем, что многие его соединения растворимы. Чистый бром очень опасен, его попадание на кожу вызывает ожог. Чтобы нейтрализовать его, после обычного промывания проточной водой место ожога нужно обработать раствором пищевой соды."

Ответы на возможные вопросы по тексту:

1. Где в природе чаще всего встречается бром? Бром чаще всего встречается в морской воде и других водных объектах. 2. Почему бром часто встречается в воде? Это связано с тем, что многие его соединения растворимы в воде. 3. Какую опасность представляет чистый бром при попадании на кожу? Чистый бром очень опасен, его попадание на кожу вызывает ожог. 4. Что нужно сделать, если чистый бром попал на кожу? Сначала нужно промыть место ожога проточной водой, а затем обработать его раствором пищевой соды для нейтрализации.

Вопрос 2: Уравнение окислительно-восстановительной реакции

Нам дано химическое уравнение, которое нужно уравнять методом электронного баланса. Уравнение: \[\text{Br}_2 + \text{NaHCO}_3 = \text{NaBrO}_3 + \text{NaBr} + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}\]

Решение:

1. Определим степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции. * В \(\text{Br}_2\): \(\text{Br}\) имеет степень окисления 0 (простое вещество). * В \(\text{NaHCO}_3\): \(\text{Na}\) +1, \(\text{H}\) +1, \(\text{O}\) -2. Для \(\text{C}\): \(+1 +1 + \text{C} + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow 2 + \text{C} - 6 = 0 \Rightarrow \text{C} = +4\). * В \(\text{NaBrO}_3\): \(\text{Na}\) +1, \(\text{O}\) -2. Для \(\text{Br}\): \(+1 + \text{Br} + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow 1 + \text{Br} - 6 = 0 \Rightarrow \text{Br} = +5\). * В \(\text{NaBr}\): \(\text{Na}\) +1, \(\text{Br}\) -1. * В \(\text{CO}_2\): \(\text{O}\) -2. Для \(\text{C}\): \(\text{C} + 2 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow \text{C} = +4\). * В \(\text{H}_2\text{O}\): \(\text{H}\) +1, \(\text{O}\) -2. 2. Выделим элементы, изменившие степень окисления, и составим электронный баланс. * Бром (\(\text{Br}\)) изменяет степень окисления: * Из 0 в +5 (в \(\text{NaBrO}_3\)): \(\text{Br}^0 \rightarrow \text{Br}^{+5} + 5\text{e}^-\) (окисление) * Из 0 в -1 (в \(\text{NaBr}\)): \(\text{Br}^0 + 1\text{e}^- \rightarrow \text{Br}^{-1}\) (восстановление) * Углерод (\(\text{C}\)) и водород (\(\text{H}\)) и кислород (\(\text{O}\)) не меняют степень окисления. Теперь учтем, что в молекуле \(\text{Br}_2\) два атома брома. Один атом окисляется, другой восстанавливается. * Окисление: \(\text{Br}_2^0 \rightarrow 2\text{Br}^{+5} + 10\text{e}^-\) (для двух атомов брома, которые окисляются) * Восстановление: \(\text{Br}_2^0 + 2\text{e}^- \rightarrow 2\text{Br}^{-1}\) (для двух атомов брома, которые восстанавливаются) Однако, в данном случае, удобнее рассматривать каждый атом брома отдельно, а затем суммировать. Пусть один атом брома из \(\text{Br}_2\) окисляется, а другой восстанавливается. * \(\text{Br}^0 - 5\text{e}^- \rightarrow \text{Br}^{+5}\) (окисление) * \(\text{Br}^0 + 1\text{e}^- \rightarrow \text{Br}^{-1}\) (восстановление) Для уравнивания электронов, умножим второе полуреакцию на 5: * \(\text{Br}^0 - 5\text{e}^- \rightarrow \text{Br}^{+5}\) | 1 (окислитель) * \(\text{Br}^0 + 1\text{e}^- \rightarrow \text{Br}^{-1}\) | 5 (восстановитель) Суммируем электроны: \(\text{Br}_2\) является и окислителем, и восстановителем (диспропорционирование). Для образования \(\text{NaBrO}_3\) требуется 1 атом \(\text{Br}\) со степенью окисления +5. Для образования \(\text{NaBr}\) требуется 5 атомов \(\text{Br}\) со степенью окисления -1. Итого, нам нужно \(1 + 5 = 6\) атомов брома в левой части. Так как бром находится в виде \(\text{Br}_2\), то нам нужно \(6/2 = 3\) молекулы \(\text{Br}_2\). 3. Расставим коэффициенты в уравнении. Начнем с брома: \[3\text{Br}_2 + \text{NaHCO}_3 = \text{NaBrO}_3 + 5\text{NaBr} + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}\] Теперь уравняем натрий (\(\text{Na}\)): В правой части: \(1 (\text{в NaBrO}_3) + 5 (\text{в NaBr}) = 6\) атомов \(\text{Na}\). Значит, перед \(\text{NaHCO}_3\) нужно поставить коэффициент 6. \[3\text{Br}_2 + 6\text{NaHCO}_3 = \text{NaBrO}_3 + 5\text{NaBr} + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}\] Уравняем углерод (\(\text{C}\)): В левой части: 6 атомов \(\text{C}\) (в \(6\text{NaHCO}_3\)). В правой части: 1 атом \(\text{C}\) (в \(\text{CO}_2\)). Значит, перед \(\text{CO}_2\) нужно поставить коэффициент 6. \[3\text{Br}_2 + 6\text{NaHCO}_3 = \text{NaBrO}_3 + 5\text{NaBr} + 6\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}\] Уравняем водород (\(\text{H}\)): В левой части: 6 атомов \(\text{H}\) (в \(6\text{NaHCO}_3\)). В правой части: 2 атома \(\text{H}\) (в \(\text{H}_2\text{O}\)). Значит, перед \(\text{H}_2\text{O}\) нужно поставить коэффициент 3. \[3\text{Br}_2 + 6\text{NaHCO}_3 = \text{NaBrO}_3 + 5\text{NaBr} + 6\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}\] Проверим кислород (\(\text{O}\)): В левой части: \(6 \cdot 3 = 18\) атомов \(\text{O}\) (в \(6\text{NaHCO}_3\)). В правой части: \(3 (\text{в NaBrO}_3) + 6 \cdot 2 (\text{в CO}_2) + 3 (\text{в H}_2\text{O}) = 3 + 12 + 3 = 18\) атомов \(\text{O}\). Кислород уравнен. Таким образом, уравненное уравнение реакции: \[3\text{Br}_2 + 6\text{NaHCO}_3 = \text{NaBrO}_3 + 5\text{NaBr} + 6\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}\]

Коэффициенты окислительно-восстановительной реакции:

* Перед \(\text{Br}_2\): 3 * Перед \(\text{NaHCO}_3\): 6 * Перед \(\text{NaBrO}_3\): 1 * Перед \(\text{NaBr}\): 5 * Перед \(\text{CO}_2\): 6 * Перед \(\text{H}_2\text{O}\): 3 Если коэффициент равен 1, то его можно не писать. Надеюсь, это решение будет удобно для переписывания в тетрадь!