Номер 6, страница 54 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

6. Расставьте коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, укажите окислитель и восстановитель в каждой реакции:

a) $Fe_2O_3$ + $C$ $\rightarrow$ $Fe$ + $CO$;

$NO_2$ + $H_2$ $\rightarrow$ $N_2$ + $H_2O$;

$KNO_3$ + $Pb$ $\rightarrow$ $KNO_2$ + $PbO$;

б) $FeCl_3$ + $H_2$ $\rightarrow$ $FeCl_2$ + $HCl$;

$PbO_2$ + $NH_3$ $\rightarrow$ $Pb$ + $N_2$ + $H_2O$;

$FeS$ + $O_2$ $\rightarrow$ $Fe_2O_3$ + $SO_2$.

а) $Fe_2O_3 + C \rightarrow Fe + CO$
Решение:
Определим степени окисления элементов, участвующих в реакции:
$Fe_2^{+3}O_3^{-2} + C^0 \rightarrow Fe^0 + C^{+2}O^{-2}$
Железо понижает свою степень окисления с +3 до 0, а углерод повышает с 0 до +2.
Составим электронный баланс:
$Fe^{+3} + 3e^- \rightarrow Fe^0$ | 2 (процесс восстановления)
$C^0 - 2e^- \rightarrow C^{+2}$ | 3 (процесс окисления)
Коэффициент 2 для железа означает, что нужно взять 2 атома $Fe^{+3}$ и получится 2 атома $Fe^0$. Так как в $Fe_2O_3$ уже 2 атома железа, перед ним ставим коэффициент 1. Перед $Fe$ ставим 2.
Коэффициент 3 для углерода означает, что нужно взять 3 атома $C^0$ и получится 3 молекулы $CO$.
Проверяем уравнение: $Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO$.
Окислителем является вещество, принимающее электроны – $Fe_2O_3$ (за счет иона $Fe^{+3}$).
Восстановителем является вещество, отдающее электроны – $C$.
Ответ: $Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO$; окислитель – $Fe_2O_3$, восстановитель – $C$.

$NO_2 + H_2 \rightarrow N_2 + H_2O$
Решение:
Определим степени окисления элементов:
$N^{+4}O_2^{-2} + H_2^0 \rightarrow N_2^0 + H_2^{+1}O^{-2}$
Азот понижает степень окисления с +4 до 0, а водород повышает с 0 до +1.
Составим электронный баланс (учитывая, что $N_2$ и $H_2$ – двухатомные молекулы):
$2N^{+4} + 8e^- \rightarrow N_2^0$ | 1 (процесс восстановления)
$H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$ | 4 (процесс окисления)
Перед $N_2$ ставим коэффициент 1 (не пишется), значит перед $NO_2$ ставим 2.
Перед $H_2$ ставим 4. Чтобы уравнять атомы водорода и кислорода в правой части, ставим 4 перед $H_2O$.
Проверяем уравнение: $2NO_2 + 4H_2 \rightarrow N_2 + 4H_2O$.
Окислитель: $NO_2$ (за счет $N^{+4}$).
Восстановитель: $H_2$.
Ответ: $2NO_2 + 4H_2 \rightarrow N_2 + 4H_2O$; окислитель – $NO_2$, восстановитель – $H_2$.

$KNO_3 + Pb \rightarrow KNO_2 + PbO$
Решение:
Определим степени окисления элементов:
$K^{+1}N^{+5}O_3^{-2} + Pb^0 \rightarrow K^{+1}N^{+3}O_2^{-2} + Pb^{+2}O^{-2}$
Азот понижает степень окисления с +5 до +3, а свинец повышает с 0 до +2.
Составим электронный баланс:
$N^{+5} + 2e^- \rightarrow N^{+3}$ | 1 (процесс восстановления)
$Pb^0 - 2e^- \rightarrow Pb^{+2}$ | 1 (процесс окисления)
Количество отданных и принятых электронов равно, поэтому дополнительные коэффициенты не требуются. Уравнение сбалансировано.
Окислитель: $KNO_3$ (за счет $N^{+5}$).
Восстановитель: $Pb$.
Ответ: $KNO_3 + Pb \rightarrow KNO_2 + PbO$; окислитель – $KNO_3$, восстановитель – $Pb$.

б) $FeCl_3 + H_2 \rightarrow FeCl_2 + HCl$
Решение:
Определим степени окисления элементов:
$Fe^{+3}Cl_3^{-1} + H_2^0 \rightarrow Fe^{+2}Cl_2^{-1} + H^{+1}Cl^{-1}$
Железо понижает степень окисления с +3 до +2, а водород повышает с 0 до +1.
Составим электронный баланс:
$Fe^{+3} + 1e^- \rightarrow Fe^{+2}$ | 2 (процесс восстановления)
$H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$ | 1 (процесс окисления)
Перед соединениями железа ($FeCl_3$ и $FeCl_2$) ставим коэффициент 2.
Перед $H_2$ ставим 1. Чтобы уравнять водород, перед $HCl$ ставим 2.
Проверяем уравнение: $2FeCl_3 + H_2 \rightarrow 2FeCl_2 + 2HCl$.
Окислитель: $FeCl_3$ (за счет $Fe^{+3}$).
Восстановитель: $H_2$.
Ответ: $2FeCl_3 + H_2 \rightarrow 2FeCl_2 + 2HCl$; окислитель – $FeCl_3$, восстановитель – $H_2$.

$PbO_2 + NH_3 \rightarrow Pb + N_2 + H_2O$
Решение:
Определим степени окисления элементов:
$Pb^{+4}O_2^{-2} + N^{-3}H_3^{+1} \rightarrow Pb^0 + N_2^0 + H_2^{+1}O^{-2}$
Свинец понижает степень окисления с +4 до 0, а азот повышает с -3 до 0.
Составим электронный баланс:
$Pb^{+4} + 4e^- \rightarrow Pb^0$ | 3 (процесс восстановления)
$2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$ | 2 (процесс окисления)
Наименьшее общее кратное для 4 и 6 равно 12.
Перед $PbO_2$ и $Pb$ ставим коэффициент 3.
Перед $N_2$ ставим 2, следовательно перед $NH_3$ ставим 4.
Уравниваем атомы водорода и кислорода, ставя 6 перед $H_2O$.
Проверяем уравнение: $3PbO_2 + 4NH_3 \rightarrow 3Pb + 2N_2 + 6H_2O$.
Окислитель: $PbO_2$ (за счет $Pb^{+4}$).
Восстановитель: $NH_3$ (за счет $N^{-3}$).
Ответ: $3PbO_2 + 4NH_3 \rightarrow 3Pb + 2N_2 + 6H_2O$; окислитель – $PbO_2$, восстановитель – $NH_3$.

$FeS + O_2 \rightarrow Fe_2O_3 + SO_2$
Решение:
Определим степени окисления элементов:
$Fe^{+2}S^{-2} + O_2^0 \rightarrow Fe_2^{+3}O_3^{-2} + S^{+4}O_2^{-2}$
В этом случае окисляются два элемента из одного вещества ($FeS$): железо с +2 до +3 и сера с -2 до +4. Кислород восстанавливается с 0 до -2.
Составим электронный баланс:
$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$
$S^{-2} - 6e^- \rightarrow S^{+4}$
Суммарно одна формульная единица $FeS$ отдает $1+6=7$ электронов.
$FeS - 7e^- \rightarrow Fe^{+3} + S^{+4}$ | 4 (процесс окисления)
$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 7 (процесс восстановления)
Наименьшее общее кратное для 7 и 4 равно 28.
Перед $FeS$ ставим 4. Тогда для баланса железа перед $Fe_2O_3$ ставим 2, а для баланса серы перед $SO_2$ ставим 4.
Перед $O_2$ ставим 7.
Проверяем уравнение: $4FeS + 7O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 4SO_2$.
Окислитель: $O_2$.
Восстановитель: $FeS$.
Ответ: $4FeS + 7O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 4SO_2$; окислитель – $O_2$, восстановитель – $FeS$.