Чтобы уравнять реакции методом электронного баланса, необходимо определить изменение степеней окисления элементов, участвующих в реакции, и сбалансировать количество электронов, передаваемых в процессе окисления и восстановления. Рассмотрим обе реакции по отдельности.
1. Реакция на холоде:
[ \text{Cl}_2 + \text{KOH} \rightarrow \text{KCl} + \text{KClO} + \text{H}_2\text{O} ]
Определение степеней окисления:
- В молекуле Cl₂, хлор имеет степень окисления 0.
- В KCl, хлор имеет степень окисления -1.
- В KClO, хлор имеет степень окисления +1.
Определение изменений степеней окисления:
- Cl₂ (0) → 2Cl⁻ (-1) — восстановление, происходит увеличение электронов ((+2e^-)) на один атом хлора.
- Cl₂ (0) → 2Cl⁺ (+1) — окисление, происходит потеря ((-2e^-)) на один атом хлора.
Составление полуреакций:
- Восстановление: (\text{Cl}_2 + 2e^- \rightarrow 2\text{Cl}^-)
- Окисление: (\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{Cl}^+ + 2e^-)
Уравнивание количества электронов:
Оба процесса уже сбалансированы по количеству электронов. Теперь можно уравнять реакцию:
[ \text{Cl}_2 + 2\text{KOH} \rightarrow \text{KCl} + \text{KClO} + \text{H}_2\text{O} ]
2. Реакция при нагревании:
[ \text{Cl}_2 + \text{KOH} \rightarrow \text{KCl} + \text{KClO}_3 + \text{H}_2\text{O} ]
Определение степеней окисления:
- В Cl₂, хлор имеет степень окисления 0.
- В KCl, хлор имеет степень окисления -1.
- В KClO₃, хлор имеет степень окисления +5.
Определение изменений степеней окисления:
- Cl₂ (0) → 2Cl⁻ (-1) — восстановление, каждый атом принимает 2 электрона.
- Cl₂ (0) → 2Cl⁺ (+5) — окисление, каждый атом теряет 5 электронов.
Составление полуреакций:
- Восстановление: (\text{Cl}_2 + 2e^- \rightarrow 2\text{Cl}^-)
- Окисление: (\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{Cl}^{+5} + 10e^-)
Уравнивание количества электронов:
Чтобы сбалансировать количество электронов, необходимо умножить первую полуреакцию на 5:
- Восстановление: (5(\text{Cl}_2 + 2e^- \rightarrow 2\text{Cl}^-))
- Окисление: (\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{Cl}^{+5} + 10e^-)
Теперь складываем:
[ 3\text{Cl}_2 + 6\text{KOH} \rightarrow 5\text{KCl} + \text{KClO}_3 + 3\text{H}_2\text{O} ]
Таким образом, уравненные реакции выглядят следующим образом:
- [\text{Cl}_2 + 2\text{KOH} \rightarrow \text{KCl} + \text{KClO} + \text{H}_2\text{O}]
- [3\text{Cl}_2 + 6\text{KOH} \rightarrow 5\text{KCl} + \text{KClO}_3 + 3\text{H}_2\text{O}]