Уравняйте уравнение следующей окислительно-восстановительной реакции методом электронного баланса: HCl+MnO₂→MnCl₂+Cl₂+H₂O

Для уравнивания окислительно-восстановительной реакции методом электронного баланса, разберем её по частям.

1. Напишем исходное уравнение:
$\text{HCl} + \text{MnO}_2 \rightarrow \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O}$

2. Разделим реакцию на две полуреакции (окисление и восстановление):

• Полуреакция восстановления (MnO₂ → MnCl₂):

В мангане в $\text{MnO}_2$ окислительное состояние равно +4 (Mn⁴⁺), а в $\text{MnCl}_2$ оно равно +2 (Mn²⁺). Это значит, что манган восстанавливается (принимает два электрона).

Полуреакция восстановления:
$\text{MnO}_2 + 4H^+ + 2e^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 2H_2O$

• Полуреакция окисления (Cl⁻ → Cl₂):

Хлор в $\text{HCl}$ имеет окислительное состояние -1, а в молекуле $\text{Cl}_2$ - 0. Это означает, что хлор окисляется (теряет электроны).

Полуреакция окисления:
$2Cl^- \rightarrow \text{Cl}_2 + 2e^-$

3. Уравняем количество электронов:

В полуреакции восстановления манган принимает 2 электрона, а в полуреакции окисления хлор теряет 2 электрона. Электроны уже сбалансированы, поэтому нам не нужно умножать полуреакции.

4. Составим уравнение реакции, объединяя полуреакции:

Теперь сложим обе полуреакции, учитывая, что количество электронов сбалансировано:

$\text{MnO}_2 + 4H^+ + 2Cl^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 2H_2O + \text{Cl}_2$

5. Переведем и уравняем с учётом HCl:

Так как в реакции участвует HCl, из которого берется и $\text{Cl}^-$, и $\text{H}^+$, нужно уравнять их количества. Для этого добавим $\text{HCl}$ в качестве источника ионов H⁺ и Cl⁻.

Итак, уравнение примет следующий вид:

$\text{MnO}_2 + 4HCl \rightarrow \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + 2H_2O$

6. Проверим уравнение на соблюдение закона сохранения массы и заряда:

• Слева: 1 атом мангана, 4 атома водорода, 4 атома хлора, 2 атома кислорода.

• Справа: 1 атом мангана, 2 атома хлора в $\text{MnCl}_2$, 2 атома хлора в $\text{Cl}_2$, 4 атома водорода в 2 молекулы $\text{H}_2\text{O}$, 2 атома кислорода в 2 молекулах $\text{H}_2\text{O}$.

Все элементы сбалансированы.

Итоговое уравнение реакции:
$\text{MnO}_2 + 4HCl \rightarrow \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + 2H_2O$