В данной реакции перхлорат калия (KClO4) и хлорид калия (KCl) образуются из хлората калия (KClO3). Чтобы проанализировать эту реакцию с точки зрения окислительно-восстановительных процессов, необходимо определить степень окисления хлора в каждом соединении.
KClO3 (хлорат калия)
- Калий (K) имеет степень окисления +1.
- Кислород (O) обычно имеет степень окисления -2.
Пусть степень окисления хлора в KClO3 равна x. Тогда уравнение для суммарной степени окисления будет:
[
1 + x + 3(-2) = 0 \implies 1 + x - 6 = 0 \implies x = +5
]
Степень окисления хлора в KClO3 равна +5.
KClO4 (перхлорат калия)
- Калий (K) имеет степень окисления +1.
- Кислород (O) имеет степень окисления -2.
Пусть степень окисления хлора в KClO4 равна y. Тогда уравнение для суммарной степени окисления будет:
[
1 + y + 4(-2) = 0 \implies 1 + y - 8 = 0 \implies y = +7
]
Степень окисления хлора в KClO4 равна +7.
KCl (хлорид калия)
- Калий (K) имеет степень окисления +1.
- Хлор (Cl) имеет степень окисления -1.
Таким образом, в ходе реакции KClO3 превращается в KClO4 и KCl:
[ KClO3 \rightarrow KClO4 + KCl ]
Теперь рассмотрим изменения степеней окисления хлора:
- В KClO3 хлор имеет степень окисления +5.
- В KClO4 хлор окисляется до степени +7.
- В KCl хлор восстанавливается до степени -1.
Электронный баланс:
Окисление:
[
\text{Cl}^{+5} \rightarrow \text{Cl}^{+7} + 2e^-
]
Хлор теряет 2 электрона.
Восстановление:
[
\text{Cl}^{+5} + 6e^- \rightarrow \text{Cl}^{-1}
]
Хлор приобретает 6 электронов.
Чтобы сбалансировать число электронов, нужно уравнять количество электронов, отдаваемых при окислении, и принимаемых при восстановлении. Для этого множим первое уравнение на 3:
[
3 \times (\text{Cl}^{+5} \rightarrow \text{Cl}^{+7} + 2e^-) = 3\text{Cl}^{+5} \rightarrow 3\text{Cl}^{+7} + 6e^-
]
Итак, суммарное уравнение окислительно-восстановительной реакции:
[
3\text{KClO3} \rightarrow 2\text{KClO4} + \text{KCl}
]
Теперь проверим атомный и электронный баланс:
- Атомы хлора: 3 до реакции и 3 после.
- Атомы калия: 3 до реакции и 3 после.
- Атомы кислорода: 33 = 9 до реакции и 24 + 1 = 9 после.
Таким образом, уравнение реакции и электронный баланс соблюдены.