11. В уравнении химической реакции, схема которой Al + HCl = AlCl3 + H2 коэффициент перед формулой вещества водород равен

Задание 11. Балансирование уравнения

Нам нужно уравнять химическое уравнение:

Al + HCl = AlCl3 + H2

Чтобы уравнять уравнение, мы должны добиться того, чтобы количество атомов каждого элемента было одинаковым в левой и правой частях уравнения.

Давай посмотрим на количество атомов:

• В левой части:
• Al: 1 атом
• H: 1 атом
• Cl: 1 атом
• В правой части:
• Al: 1 атом
• Cl: 3 атома
• H: 2 атома

Видно, что атомов алюминия поровну (по 1). Атомов хлора и водорода не хватает.

Давай начнем с хлора. В правой части у нас 3 атома хлора, а в левой — 1. Чтобы уравнять хлор, поставим коэффициент 3 перед HCl в левой части:

Al + 3HCl = AlCl3 + H2

Теперь посмотрим на водород. В левой части у нас 3 атома водорода (из 3HCl), а в правой — 2 атома (из H2). Здесь возникла проблема: 3 атома водорода не могут разделиться на 2. Значит, нам нужно найти такое наименьшее общее кратное для 3 и 2, которое будет равно количеству атомов водорода в обеих частях. Это число 6.

Чтобы получить 6 атомов водорода в левой части, нужно умножить 3HCl на 2. А чтобы получить 6 атомов водорода в правой части, нужно умножить H2 на 3.

Поставим коэффициенты:

Al + (3*2)HCl = AlCl3 + 3H2

Al + 6HCl = AlCl3 + 3H2

Теперь уравняем хлор. В правой части у нас 3 атома хлора (из AlCl3). В левой части у нас 6 атомов хлора (из 6HCl). Это не совпадает.

Похоже, что мы должны сначала уравнять Al, потом Cl, а потом H, или использовать метод электронного баланса.

Давай попробуем другой подход, более систематический, с электронным балансом, так как здесь происходит изменение степеней окисления (Al: 0 → +3, H: +1 → 0).

Электронный баланс:

• Алюминий отдает электроны (окисляется): Al⁰ - 3e⁻ → Al³⁺
• Водород принимает электроны (восстанавливается): 2H⁺ + 2e⁻ → H2⁰

Чтобы уравнять число отданных и принятых электронов, найдем наименьшее общее кратное для 3 и 2, которое равно 6.

Умножаем первое полуреакцию на 2, а второе — на 3:

• 2Al⁰ - 6e⁻ → 2Al³⁺
• 6H⁺ + 6e⁻ → 3H2⁰

Коэффициенты, полученные из электронного баланса, расставляем в уравнении:

• Перед Al ставим 2.
• Перед H2 ставим 3.

2Al + HCl = AlCl3 + 3H2

Теперь уравняем хлор. В правой части у нас 3 атома хлора (в AlCl3). В левой части перед HCl должен быть такой коэффициент, чтобы после реакции с Al хлор был уравнен. Если у нас 2 атома Al, то нам нужно 2 молекулы AlCl3, чтобы алюминий был уравнен. Но это не так, ведь в AlCl3 только 1 атом Al. Значит, алюминий уже учтен.

Давай вернемся к исходному:

Al + HCl = AlCl3 + H2

Если перед H2 стоит коэффициент 3, то всего 6 атомов водорода. Значит, перед HCl должно быть 6 атомов водорода, то есть коэффициент 6.

Al + 6HCl = AlCl3 + 3H2

Теперь уравняем хлор. В левой части у нас 6 атомов хлора (из 6HCl). В правой части у нас 3 атома хлора (в AlCl3). Чтобы получить 6 атомов хлора в правой части, нужно поставить коэффициент 2 перед AlCl3.

Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

Теперь уравняем алюминий. В правой части у нас 2 атома алюминия (из 2AlCl3). В левой части у нас 1 атом алюминия. Чтобы получить 2 атома алюминия в левой части, нужно поставить коэффициент 2 перед Al.

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

Проверим количество атомов:

• Левая часть:
• Al: 2
• H: 6
• Cl: 6
• Правая часть:
• Al: 2
• Cl: 2 * 3 = 6
• H: 3 * 2 = 6

Все атомы уравнены.

В уравненном уравнении 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 коэффициент перед формулой вещества водород (H2) равен 3.

Ответ: 3) 3