Номер 3, страница 113, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Составьте уравнения реакций получения алюмотермическим методом металлов из следующих оксидов: $V_2O_3$; $MnO_2$. Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в данных реакциях.

Алюмотермия — это способ получения металлов, основанный на восстановлении их оксидов металлическим алюминием. В этих реакциях алюминий, будучи более активным металлом, отнимает кислород у оксида другого металла, в результате чего последний восстанавливается до простого вещества. Сам алюминий при этом окисляется до оксида алюминия $Al_2O_3$.

V₂O₅

Решение

1. Составим схему реакции получения ванадия из его оксида $V_2O_5$ алюмотермическим методом:

$V_2O_5 + Al \rightarrow V + Al_2O_3$

2. Определим степени окисления элементов, которые изменяются в ходе реакции:

$V_2^{+5}O_5^{-2} + Al^0 \rightarrow V^0 + Al_2^{+3}O_3^{-2}$

Атом ванадия $\text{V}$ меняет степень окисления с $+5$ на $\text{0}$ (принимает электроны, восстанавливается).

Атом алюминия $Al$ меняет степень окисления с $\text{0}$ на $+3$ (отдает электроны, окисляется).

3. Составим электронный баланс. Учтем, что в формуле $V_2O_5$ два атома ванадия.

$2V^{+5} + 10e^- \rightarrow 2V^0$ | 3 | процесс восстановления; $V^{+5}$ (в $V_2O_5$) — окислитель

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 10 | процесс окисления; $Al^0$ — восстановитель

4. Наименьшее общее кратное для чисел принятых и отданных электронов (10 и 3) равно 30. Находим множители для полуреакций: $30/10=3$ для восстановления и $30/3=10$ для окисления.

5. Используем эти множители как коэффициенты в уравнении. Перед формулами, содержащими ванадий, ставим коэффициент 3 (т.е. $3V_2O_5$ и $3 \times 2 = 6V$). Перед алюминием ставим коэффициент 10 (т.е. $10Al$). В продуктах реакции, чтобы уравнять алюминий, ставим коэффициент 5 перед $Al_2O_3$ (т.к. $5 \times 2 = 10$).

Итоговое уравнение реакции:

$3V_2O_5 + 10Al \rightarrow 6V + 5Al_2O_3$

Проверка по кислороду: слева $3 \times 5 = 15$ атомов, справа $5 \times 3 = 15$ атомов. Все верно.

Ответ: $3V_2O_5 + 10Al = 6V + 5Al_2O_3$.

MnO₂

Решение

1. Составим схему реакции получения марганца из его оксида $MnO_2$ алюмотермическим методом:

$MnO_2 + Al \rightarrow Mn + Al_2O_3$

2. Определим степени окисления элементов, которые изменяются в ходе реакции:

$Mn^{+4}O_2^{-2} + Al^0 \rightarrow Mn^0 + Al_2^{+3}O_3^{-2}$

Атом марганца $Mn$ меняет степень окисления с $+4$ на $\text{0}$ (принимает электроны, восстанавливается).

Атом алюминия $Al$ меняет степень окисления с $\text{0}$ на $+3$ (отдает электроны, окисляется).

3. Составим электронный баланс:

$Mn^{+4} + 4e^- \rightarrow Mn^0$ | 3 | процесс восстановления; $Mn^{+4}$ (в $MnO_2$) — окислитель

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 4 | процесс окисления; $Al^0$ — восстановитель

4. Наименьшее общее кратное для чисел принятых и отданных электронов (4 и 3) равно 12. Находим множители для полуреакций: $12/4=3$ для восстановления и $12/3=4$ для окисления.

5. Используем эти множители как коэффициенты в уравнении. Перед формулами, содержащими марганец, ставим коэффициент 3 (т.е. $3MnO_2$ и $3Mn$). Перед алюминием ставим коэффициент 4 (т.е. $4Al$). В продуктах реакции, чтобы уравнять алюминий, ставим коэффициент 2 перед $Al_2O_3$ (т.к. $2 \times 2 = 4$).

Итоговое уравнение реакции:

$3MnO_2 + 4Al \rightarrow 3Mn + 2Al_2O_3$

Проверка по кислороду: слева $3 \times 2 = 6$ атомов, справа $2 \times 3 = 6$ атомов. Все верно.

Ответ: $3MnO_2 + 4Al = 3Mn + 2Al_2O_3$.