Хлор в лаборатории получают действием концентрированной соляной кислоты на оксид марганца (IV) по реакции:MnO2 + HCl = MnCl2 + Cl2 + H2OРасставьте коэффициенты в этом уравнении, используя метод электронного баланса.

Реакция получения хлора:

Это окислительно-восстановительная реакция, поэтому удобно расставлять коэффициенты методом электронного баланса.

1) Определяем степени окисления

Марганец:

• В $\mathrm{MnO_2}$: кислород $-2$, значит $\mathrm{Mn} + 2\cdot(-2)=0 \Rightarrow \mathrm{Mn}=+4$

• В $\mathrm{MnCl_2}$: хлор $-1$, значит $\mathrm{Mn}+2\cdot(-1)=0 \Rightarrow \mathrm{Mn}=+2$

Марганец восстанавливается: $\,+4 \rightarrow +2$ (принял 2 электрона).

Хлор:

• В $\mathrm{HCl}$: $\mathrm{Cl}=-1$

• В $\mathrm{Cl_2}$: $\mathrm{Cl}=0$

Хлор окисляется: $-1 \rightarrow 0$ (отдал электроны).

2) Составляем электронный баланс

Восстановление марганца

Марганец принимает 2 электрона.

Окисление хлорида до хлора

Чтобы получить молекулу $\mathrm{Cl_2}$, нужно два атома хлора:

Здесь отдаётся 2 электрона.

3) Уравниваем число электронов

В обоих полуреакциях участвует по 2 электрона, значит множители не нужны: электронный баланс уже совпал.

4) Переходим к коэффициентам в уравнении

Пока можно записать “скелет” по смыслу:

• $\mathrm{MnO_2}$ превращается в $\mathrm{MnCl_2}$ ⇒ коэффициенты при них одинаковы: 1 и 1.

• Для образования $\mathrm{Cl_2}$ нужно 2 иона $\mathrm{Cl^-}$, а для $\mathrm{MnCl_2}$ нужно ещё 2 иона $\mathrm{Cl^-}$ (по одному на каждый хлор).

Итого требуется 4 иона $\mathrm{Cl^-}$, значит нужно 4 молекулы $\mathrm{HCl}$.

Получаем:

Теперь балансируем кислород и водород:

• Слева 2 атома O (в $\mathrm{MnO_2}$), справа они должны уйти в воду ⇒ ставим $\mathrm{2H_2O}$.

• Тогда справа водорода 4, слева как раз 4 (в $\mathrm{4HCl}$) — всё сходится.

Итоговое уравнение с коэффициентами

Проверка:

• Mn: 1 = 1

• O: 2 = 2

• H: 4 = 4

• Cl: 4 = 2 (в $\mathrm{MnCl_2}$) + 2 (в $\mathrm{Cl_2}$) ✅