12. В приведенной схеме PH3 + O2 = P2O5 + H2O определите степень окисления каждого элемента и расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

Для того чтобы решить задачу методом электронного баланса, давайте сначала определим степень окисления каждого элемента в исходных веществах и продуктах реакции.

1. Исходная реакция: $\text{PH}_3 + \text{O}_2 = \text{P}_2\text{O}_5 + \text{H}_2\text{O}$

1. Степени окисления в PH3:

• В фосфине (PH3) фосфор (P) имеет степень окисления -3 (так как водород в соединениях с неметаллами обычно имеет степень окисления +1, и суммарная степень окисления молекулы PH3 должна быть равна нулю).
• Водород (H) в PH3 имеет степень окисления +1.

2. Степени окисления в O2:

• В молекуле кислорода (O2) кислород имеет степень окисления 0 (так как это элемент в своей молекулярной форме).

3. Степени окисления в P2O5:

• В P2O5 фосфор (P) имеет степень окисления +5 (поскольку кислород всегда имеет степень окисления -2, и для двух атомов фосфора степень окисления должна быть +5 на атом).
• Кислород (O) в P2O5 имеет степень окисления -2.

4. Степени окисления в H2O:

• Вода (H2O): водород (H) имеет степень окисления +1, а кислород (O) имеет степень окисления -2.

Теперь, зная степени окисления, можем перейти к расчету коэффициентов методом электронного баланса.

Метод электронного баланса:

Для этого метода нужно учесть, как меняются степени окисления элементов в процессе реакции.

1. Окисление фосфора:

• В молекуле PH3 фосфор имеет степень окисления -3, а в P2O5 — +5.
• Изменение степени окисления фосфора: $-3 \rightarrow +5$, то есть фосфор окисляется, теряя электроны.

2. Восстановление кислорода:

• В молекуле O2 кислород имеет степень окисления 0, а в P2O5 — -2 и в H2O — -2.
• Изменение степени окисления кислорода: $0 \rightarrow -2$, то есть кислород восстанавливается, принимая электроны.

Теперь необходимо уравнять количество потерянных и принятых электронов. Рассмотрим изменения степеней окисления и их влияние на количество атомов:

• Фосфор: из одного молекулы PH3 фосфор теряет 8 электронов (2 атома фосфора, каждый теряет 5 электронов).
• Кислород: каждая молекула O2 принимает 4 электрона (кислород восстанавливается от 0 до -2, 2 атома кислорода, каждый принимает 2 электрона).

Теперь уравняем количество электронов, потерянных и принятых:

• Чтобы 8 электронов, которые теряет фосфор, были уравновешены, нужно 2 молекулы O2, так как каждая молекула O2 принимает 4 электрона.

Балансировка уравнения:

Поставим коэффициенты:

Проверим балансировку по атомам:

• Атомы фосфора: 4 атома фосфора слева (в 4 PH3), 4 атома фосфора справа (в 2 P2O5).
• Атомы водорода: 12 атомов водорода слева (в 4 PH3), 12 атомов водорода справа (в 6 H2O).
• Атомы кислорода: 6 атомов кислорода слева (в 3 O2), 6 атомов кислорода справа (в 2 P2O5 и 6 H2O).

Итак, уравнение сбалансировано.

Ответ:

Коэффициенты в уравнении: 4 PH3 + 3 O2 → 2 P2O5 + 6 H2O.