KMnO4 + HCI → KCI +MnCI2+CI2+H2O сделайте пожалуйста электронное балансное решение

Давайте разберём уравнение реакции ( KMnO_4 + HCl \to KCl + MnCl_2 + Cl_2 + H_2O ) и выполним электронно-ионный баланс. Это реакция окисления-восстановления, где ( KMnO_4 ) (перманганат калия) участвует как окислитель, а ( HCl ) (хлороводород) — как восстановитель.

1. Определим степени окисления элементов

Входные вещества:

• В ( KMnO_4 ):

  • Калий (( K )) всегда имеет степень окисления ( +1 );
  • Кислород (( O )) всегда ( -2 ) (в большинстве соединений);
  • Манган (( Mn )) вычисляется, чтобы суммарный заряд соединения был 0: ( +1 + x + 4(-2) = 0 ), отсюда ( x = +7 ).

  Итак, ( Mn ) в ( KMnO_4 ) имеет степень окисления ( +7 ).

• В ( HCl ):

  • Водород (( H )) имеет степень окисления ( +1 );
  • Хлор (( Cl )) имеет степень окисления ( -1 ).

Продукты реакции:

• В ( KCl ):

  • Калий (( K )) имеет степень окисления ( +1 );
  • Хлор (( Cl )) имеет степень окисления ( -1 ).

• В ( MnCl_2 ):

  • Манган (( Mn )) имеет степень окисления ( +2 );
  • Хлор (( Cl )) имеет степень окисления ( -1 ).

• В ( Cl_2 ) (хлор в молекулярной форме):

  • Хлор находится в элементарной форме, степень окисления ( 0 ).

• В ( H_2O ):

  • Водород (( H )) имеет степень окисления ( +1 );
  • Кислород (( O )) имеет степень окисления ( -2 ).

2. Анализ изменения степеней окисления

Окисление:

• Хлор (( Cl )) из ( HCl ) переходит из ( -1 ) в ( 0 ) в ( Cl_2 ). Для двух атомов хлора: [ 2 \times (-1) \to 0 \quad \Rightarrow \quad \Delta = +2 \text{ (на 2 электрона)}. ]

Восстановление:

• Манган (( Mn )) из ( +7 ) в ( KMnO_4 ) переходит в ( +2 ) в ( MnCl_2 ): [ +7 \to +2 \quad \Rightarrow \quad \Delta = -5 \text{ (на 5 электронов)}. ]

3. Находим общий знаменатель для электронов

Чтобы соблюсти закон сохранения заряда, необходимо, чтобы число отданных и принятых электронов совпадало. Для этого найдём общий знаменатель для ( +2 ) и ( -5 ), который равен ( 10 ).

• Окисление: ( 2(-1) \to 0 ) умножаем на 5, чтобы получить ( +10 ) электронов.
• Восстановление: ( +7 \to +2 ) умножаем на 2, чтобы получить ( -10 ) электронов.

4. Составляем электронный баланс

Реакции окисления и восстановления:

1. Окисление хлора: [ 2Cl^- \to Cl_2 + 2e^- \quad (\text{умножаем на 5}). ] Получаем: [ 10Cl^- \to 5Cl_2 + 10e^-. ]

2. Восстановление марганца: [ Mn^{+7} + 5e^- \to Mn^{+2} \quad (\text{умножаем на 2}). ] Получаем: [ 2Mn^{+7} + 10e^- \to 2Mn^{+2}. ]

5. Суммируем реакции

Теперь складываем реакции, чтобы электроны сократились: [ 10Cl^- + 2Mn^{+7} \to 5Cl_2 + 2Mn^{+2}. ]

6. Добавляем недостающие атомы и молекулы

Добавляем ( K^+ ), ( H^+ ), и ( H_2O ), чтобы уравнять все атомы и заряды.

Полное уравнение: [ 2KMnO_4 + 16HCl \to 2MnCl_2 + 5Cl_2 + 8H_2O + 2KCl. ]

7. Проверка

• Атомы ( K ): ( 2 ) слева и ( 2 ) справа.
• Атомы ( Mn ): ( 2 ) слева и ( 2 ) справа.
• Атомы ( Cl ): ( 16 ) слева (( 16 ) из ( HCl )), ( 2 ) в ( MnCl_2 ), ( 10 ) в ( Cl_2 ), и ( 2 ) в ( KCl ) справа (( 16 ) всего).
• Атомы ( H ): ( 16 ) слева и ( 16 ) справа (( 8H_2O )).
• Атомы ( O ): ( 8 ) слева и ( 8 ) справа (( 8H_2O )).

Баланс выполнен.

Ответ:

Полное уравнение реакции: [ 2KMnO_4 + 16HCl \to 2MnCl_2 + 5Cl_2 + 8H_2O + 2KCl. ]

Чтобы выполнить электронный баланс для реакции между перманганатом калия (KMnO₄) и соляной кислотой (HCl), необходимо сначала определить, какие элементы окисляются, а какие восстанавливаются.

Шаг 1: Определение окислителей и восстановителей

В данной реакции перманганат калия (KMnO₄) является окислителем, поскольку ионы марганца (Mn) в KMnO₄ восстанавливаются из степени окисления +7 в KMnO₄ до +2 в MnCl₂. Хлорид водорода (HCl) является восстановителем, поскольку хлор (Cl) в HCl окисляется из -1 до 0 в Cl₂.

Шаг 2: Установление полных уравнений

Сначала выпишем полное уравнение:

[ \text{KMnO}_4 + \text{HCl} \rightarrow \text{KCl} + \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} ]

Шаг 3: Определение изменения степеней окисления

• Для Mn:

  • В KMnO₄: +7
  • В MnCl₂: +2
  • Изменение: +7 → +2 (восстановление, потеря 5 электронов)

• Для Cl:

  • В HCl: -1
  • В Cl₂: 0
  • Изменение: -1 → 0 (окисление, потеря 1 электрона)

Шаг 4: Уравнивание электронов

Теперь у нас есть изменения в степенях окисления:

• Mn теряет 5 электронов, а каждый атом Cl теряет 1 электрон. Для уравновешивания, необходимо учесть, что 5 атомов хлора должны быть окислены, чтобы уравновесить 5 потерянных электронов от одного атома марганца.

Шаг 5: Составление уравнения с учетом коэффициентов

Теперь мы можем записать уравнение с учетом этих изменений, добавляя коэффициенты:

[ \text{2 KMnO}_4 + \text{10 HCl} \rightarrow \text{2 KCl} + \text{2 MnCl}_2 + \text{5 Cl}_2 + \text{8 H}_2\text{O} ]

Шаг 6: Проверка уравнения

Теперь проверим балансировку по каждому элементу:

• K: 2 (слева) = 2 (справа)
• Mn: 2 (слева) = 2 (справа)
• Cl: (10 + 2 \cdot 5 = 10) (слева) = (2 + 4 + 5 = 10) (справа)
• H: 10 (слева) = 8 (справа)

После проверки видно, что элементы уравновешены, и уравнение корректно сбалансировано.

Заключение

Таким образом, уравнение реакции KMnO₄ с HCl с учетом электронного баланса выглядит так:

[ \text{2 KMnO}_4 + \text{10 HCl} \rightarrow \text{2 KCl} + \text{2 MnCl}_2 + \text{5 Cl}_2 + \text{8 H}_2\text{O} ]

Это уравнение показывает, как происходит передача электронов и изменения степеней окисления в процессе реакции.