Решение: Электронный баланс реакции марганца
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в схеме реакции $\mathrm{HCl + MnO_2 \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + H_2O}$. Запишите формулы вещества или частицы окислителя и восстановителя. Укажите, какое из этих веществ или частиц является окислителем, а какое — восстановителем.
Решение по шагам
5 шаговОпределяем степени окисления элементов, которые изменяются. В $\mathrm{MnO_2}$ марганец имеет степень окисления $+4$, а в $\mathrm{MnCl_2}$ — $+2$. Марганец принимает два электрона и восстанавливается.
$$\mathrm{Mn^{+4} + 2e^- \rightarrow Mn^{+2}}$$Хлор в хлорид-ионе имеет степень окисления $-1$, а в молекуле $\mathrm{Cl_2}$ — $0$. Два хлорид-иона отдают два электрона и окисляются.
$$\mathrm{2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$Число принятых и отданных электронов одинаково, поэтому дополнительные множители в электронном балансе не требуются.
$$\mathrm{Mn^{+4} + 2e^- \rightarrow Mn^{+2};\quad 2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$Расставляем коэффициенты и проверяем баланс атомов. Для образования $\mathrm{MnCl_2}$ и $\mathrm{Cl_2}$ требуется четыре атома хлора, поэтому перед $\mathrm{HCl}$ ставим коэффициент $4$. Два атома водорода образуют одну молекулу воды на каждый атом кислорода.
$$\mathrm{MnO_2 + 4HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + 2H_2O}$$Марганец принимает электроны, поэтому $\mathrm{MnO_2}$ является окислителем. Хлорид-ионы отдают электроны, поэтому восстановителем является $\mathrm{Cl^-}$, входящий в состав $\mathrm{HCl}$.
$\mathrm{MnO_2 + 4HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + 2H_2O}$; окислитель — $\mathrm{MnO_2}$, восстановитель — $\mathrm{Cl^-}$ в составе $\mathrm{HCl}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать восстановителем молекулу $\mathrm{HCl}$ без уточнения, что электроны отдаёт хлорид-ион $\mathrm{Cl^-}$.
Ставить коэффициент $2$ перед $\mathrm{HCl}$ вместо правильного коэффициента $4$.
Не учитывать, что в молекуле $\mathrm{Cl_2}$ находятся два атома хлора.
Неверно определять изменение степени окисления марганца: $+4 \rightarrow +2$ — это восстановление.