Для того чтобы сбалансировать данное уравнение реакции методом электронного баланса, нужно сначала определить процессы окисления и восстановления. В данном случае перманганат калия (KMnO4) восстанавливается, а бромид-ион (Br⁻) окисляется.
Определение степеней окисления элементов:
- В KMnO4, Mn имеет степень окисления +7.
- В HBr и KBr, Br имеет степень окисления -1.
- В MnBr2, Mn имеет степень окисления +2.
- В Br2, Br имеет степень окисления 0.
Написание полуреакций:
- Восстановление: Mn в KMnO4 уменьшает свою степень окисления с +7 до +2.
[
Mn^{7+} + 5e^- \rightarrow Mn^{2+}
]
- Окисление: Br⁻ окисляется до Br₂.
[
2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2
]
Уравновешивание электронов:
- Чтобы уравнять количество электронов, умножим вторую полуреакцию на 5.
[
10Br^- - 10e^- \rightarrow 5Br_2
]
Суммирование полуреакций:
- Сложим обе полуреакции, учитывая полученные коэффициенты:
[
Mn^{7+} + 5e^- + 10Br^- - 10e^- \rightarrow Mn^{2+} + 5Br_2
]
- Электроны сокращаются, и получаем:
[
Mn^{7+} + 10Br^- \rightarrow Mn^{2+} + 5Br_2
]
Добавление остальных реагентов и продуктов для баланса:
- Поскольку Mn и Br уже сбалансированы, добавим KMnO4, KBr, и H2O, чтобы сбалансировать K и O. Помним, что каждая молекула KMnO4 содержит 4 атома O. Для этого добавим воду (H2O) и ионы K+:
[
2KMnO4 + 10HBr \rightarrow 2KBr + 2MnBr_2 + 5Br_2 + 8H_2O
]
Проверка баланса массы и заряда:
- Левая сторона: 2K, 2Mn, 18Br, 8O, 10H.
- Правая сторона: 2K, 2Mn, 18Br, 8O, 16H.
- Масса и заряд сбалансированы.
Таким образом, уравнение реакции между KMnO4 и HBr, приводящее к образованию KBr, MnBr2, Br2 и H2O, сбалансировано.