Номер 8, страница 54 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

8. Допишите продукты реакций и расставьте коэффициенты методом электронно-ионного баланса:

$KMnO_4 + NaI + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + \dots;$

$Zn + HNO_3 \text{(конц)} \rightarrow NO_2 + \dots;$

$FeSO_4 + Cl_2 + HCl \rightarrow FeCl_3 + \dots;$

$CuS + H_2SO_4 \text{(конц)} \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + \dots;$

$SO_2 + KMnO_4 + H_2O \rightarrow MnSO_4 + \dots;$

$Cr(OH)_3 + Br_2 + NaOH \rightarrow Na_2CrO_4 + \dots;$

$MnO_2 + O_2 + \dots \rightarrow K_2MnO_4 + \dots;$

$P_2O_3 + HNO_3 + H_2O \rightarrow \dots + NO_2;$

$H_3PO_2 + Cl_2 + \dots \rightarrow K_3PO_4 + \dots + H_2O.$

KMnO₄ + NaI + H₂SO₄ → I₂ + ...;

Решение
В данной реакции перманганат калия ($KMnO_4$) в кислой среде ($H_2SO_4$) является сильным окислителем. Марганец понижает свою степень окисления с +7 до +2. Иодид-ион ($I^-$) в $NaI$ является восстановителем и окисляется до молекулярного иода ($I_2$) со степенью окисления 0.

Составим полуреакции электронно-ионного баланса:

Процесс восстановления (окислитель $MnO_4^-$):
$MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$ | 2

Процесс окисления (восстановитель $I^-$):
$2I^- - 2e^- \rightarrow I_2^0$ | 5

Суммируя полуреакции с учетом коэффициентов, получаем ионное уравнение:

$2MnO_4^- + 10I^- + 16H^+ \rightarrow 2Mn^{2+} + 5I_2 + 8H_2O$

Переходим к молекулярному уравнению, добавляя противоионы ($K^+, Na^+, SO_4^{2-}$):

$2KMnO_4 + 10NaI + 8H_2SO_4 \rightarrow 5I_2 + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 5Na_2SO_4 + 8H_2O$

Ответ: $2KMnO_4 + 10NaI + 8H_2SO_4 \rightarrow 5I_2 + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 5Na_2SO_4 + 8H_2O$

Zn + HNO₃(конц) → NO₂ + ...;

Решение
Цинк ($Zn$) — металл, который реагирует с концентрированной азотной кислотой ($HNO_3$), выступая в роли восстановителя. Он окисляется от степени окисления 0 до +2. Азотная кислота является окислителем, азот в ней восстанавливается со степени окисления +5 до +4, образуя диоксид азота ($NO_2$).

Составим полуреакции:

Окисление: $Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$ | 1

Восстановление: $N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ (в $NO_2$) | 2

На основе баланса составляем уравнение. Часть молекул азотной кислоты расходуется на окисление цинка, а другая часть — на образование соли нитрата цинка $Zn(NO_3)_2$.

$Zn + 4HNO_3 \text{(конц)} \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O$

Ответ: $Zn + 4HNO_3 \text{(конц)} \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O$

FeSO₄ + Cl₂ + HCl → FeCl₃ + ...;

Решение
В этой реакции хлор ($Cl_2$) окисляет ион железа(II) до иона железа(III). Степень окисления железа меняется с +2 на +3. Хлор, являясь окислителем, восстанавливается от 0 до -1. Соляная кислота ($HCl$) создает среду и является источником хлорид-ионов для образования $FeCl_3$. Сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$) образуют серную кислоту.

Составим полуреакции:

Окисление: $Fe^{2+} - 1e^- \rightarrow Fe^{3+}$ | 2

Восстановление: $Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^-$ | 1

Суммарное ионное уравнение:

$2Fe^{2+} + Cl_2 \rightarrow 2Fe^{3+} + 2Cl^-$

Записываем полное молекулярное уравнение:

$2FeSO_4 + Cl_2 + 4HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 2H_2SO_4$

Ответ: $2FeSO_4 + Cl_2 + 4HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 2H_2SO_4$

CuS + H₂SO₄(конц) → CuSO₄ + SO₂ + ...;

Решение
В данной реакции окислительно-восстановительные превращения претерпевает сера. Сера в сульфиде меди ($CuS$) имеет степень окисления -2 и окисляется. Сера в концентрированной серной кислоте ($H_2SO_4$) имеет степень окисления +6 и восстанавливается. Продуктом и окисления, и восстановления является диоксид серы ($SO_2$) со степенью окисления +4. Медь не меняет степень окисления (+2).

Составим полуреакции:

Окисление: $S^{-2} - 6e^- \rightarrow S^{+4}$ (в $SO_2$) | 1

Восстановление: $S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ (в $SO_2$) | 3

Из баланса следует, что на 1 моль $S^{-2}$ (в $CuS$) приходится 3 моля $S^{+6}$ (в $H_2SO_4$), которые восстанавливаются. Еще одна молекула $H_2SO_4$ требуется для образования соли $CuSO_4$. Таким образом, всего необходимо 4 молекулы $H_2SO_4$. Продуктом также является вода.

$CuS + 4H_2SO_4 \text{(конц)} \rightarrow CuSO_4 + 4SO_2 + 4H_2O$

Ответ: $CuS + 4H_2SO_4 \text{(конц)} \rightarrow CuSO_4 + 4SO_2 + 4H_2O$

SO₂ + KMnO₄ + H₂O → MnSO₄ + ...;

Решение
Диоксид серы ($SO_2$), растворяясь в воде, создает слабокислую среду, в которой перманганат калия ($KMnO_4$) проявляет сильные окислительные свойства. Сера в $SO_2$ (с.о. +4) окисляется до серы +6 (в составе сульфат-иона). Марганец в $KMnO_4$ (с.о. +7) восстанавливается до +2 (в $MnSO_4$).

Полуреакции в кислой среде:

Окисление: $SO_2 + 2H_2O - 2e^- \rightarrow SO_4^{2-} + 4H^+$ | 5

Восстановление: $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$ | 2

Суммарное ионное уравнение после сокращения:

$5SO_2 + 2MnO_4^- + 2H_2O \rightarrow 5SO_4^{2-} + 2Mn^{2+} + 4H^+$

В продуктах образуются сульфат марганца($II$), сульфат калия и серная кислота.

$5SO_2 + 2KMnO_4 + 2H_2O \rightarrow 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 2H_2SO_4$

Ответ: $5SO_2 + 2KMnO_4 + 2H_2O \rightarrow 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 2H_2SO_4$

Cr(OH)₃ + Br₂ + NaOH → Na₂CrO₄ + ...;

Решение
Реакция протекает в щелочной среде ($NaOH$). Гидроксид хрома(III) ($Cr(OH)_3$) является восстановителем, хром окисляется со степени окисления +3 до +6, образуя хромат-ион ($CrO_4^{2-}$). Бром ($Br_2$) — окислитель, восстанавливается со степени окисления 0 до -1, образуя бромид-ион ($Br^-$).

Полуреакции в щелочной среде:

Окисление: $Cr(OH)_3 + 5OH^- - 3e^- \rightarrow CrO_4^{2-} + 4H_2O$ | 2

Восстановление: $Br_2 + 2e^- \rightarrow 2Br^-$ | 3

Суммарное ионное уравнение:

$2Cr(OH)_3 + 3Br_2 + 10OH^- \rightarrow 2CrO_4^{2-} + 6Br^- + 8H_2O$

Продуктами реакции являются хромат натрия, бромид натрия и вода.

$2Cr(OH)_3 + 3Br_2 + 10NaOH \rightarrow 2Na_2CrO_4 + 6NaBr + 8H_2O$

Ответ: $2Cr(OH)_3 + 3Br_2 + 10NaOH \rightarrow 2Na_2CrO_4 + 6NaBr + 8H_2O$

MnO₂ + O₂ + ... → K₂MnO₄ + ...;

Решение
Данная реакция — окислительное сплавление диоксида марганца ($MnO_2$) с щелочью в присутствии окислителя — кислорода ($O_2$). Недостающим реагентом является гидроксид калия ($KOH$). Марганец окисляется со степени окисления +4 до +6 (в манганат-ионе $MnO_4^{2-}$). Кислород восстанавливается от 0 до -2 (входя в состав воды).

Полуреакции:

Окисление: $Mn^{+4} - 2e^- \rightarrow Mn^{+6}$ | 2

Восстановление: $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1

На 2 моль $MnO_2$ требуется 1 моль $O_2$ и 4 моль $KOH$ для образования продуктов.

$2MnO_2 + O_2 + 4KOH \rightarrow 2K_2MnO_4 + 2H_2O$

Ответ: $2MnO_2 + O_2 + 4KOH \rightarrow 2K_2MnO_4 + 2H_2O$

P₂O₃ + HNO₃ + H₂O → ... + NO₂;

Решение
Оксид фосфора(III) ($P_2O_3$) является восстановителем, а азотная кислота ($HNO_3$) — окислителем. Фосфор окисляется со степени окисления +3 до высшей степени окисления +5, образуя фосфорную кислоту ($H_3PO_4$). Азот в азотной кислоте восстанавливается с +5 до +4, образуя $NO_2$.

Полуреакции:

Окисление (для 2 атомов фосфора): $P_2^{+3} - 4e^- \rightarrow 2P^{+5}$ | 1

Восстановление: $N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 4

На основе баланса записываем молекулярное уравнение:

$P_2O_3 + 4HNO_3 + H_2O \rightarrow 2H_3PO_4 + 4NO_2$

Ответ: $P_2O_3 + 4HNO_3 + H_2O \rightarrow 2H_3PO_4 + 4NO_2$

H₃PO₂ + Cl₂ + ... → K₃PO₄ + ... + H₂O.

Решение
Образование соли калия ($K_3PO_4$) указывает на то, что реакция идет в щелочной среде. Недостающий реагент — гидроксид калия ($KOH$). Фосфорноватистая кислота ($H_3PO_2$) — восстановитель, фосфор в ней имеет степень окисления +1 и окисляется до +5. Хлор ($Cl_2$) — окислитель, восстанавливается от 0 до -1, образуя хлорид калия ($KCl$).

Полуреакции в щелочной среде:

Окисление: $H_3PO_2 + 7OH^- - 4e^- \rightarrow PO_4^{3-} + 5H_2O$ | 1

Восстановление: $Cl_2 + 2e^- \rightarrow 2Cl^-$ | 2

Суммарное ионное уравнение:

$H_3PO_2 + 2Cl_2 + 7OH^- \rightarrow PO_4^{3-} + 4Cl^- + 5H_2O$

Записываем полное молекулярное уравнение:

$H_3PO_2 + 2Cl_2 + 7KOH \rightarrow K_3PO_4 + 4KCl + 5H_2O$

Ответ: $H_3PO_2 + 2Cl_2 + 7KOH \rightarrow K_3PO_4 + 4KCl + 5H_2O$