Номер 7, страница 189 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 39. Хром. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 7, страница 189.

Условие.

7. Для восстановления хрома из оксида хрома(III) вместо алюминия можно использовать кремний. Напишите уравнение реакции.

$2Cr_2O_3 + 3Si \rightarrow 4Cr + 3SiO_2$

Решение.

Решение 2.

Решение

Для решения этой задачи необходимо составить уравнение химической реакции восстановления хрома из его оксида (III) с помощью кремния. Этот процесс, аналогичный алюминотермии, называется силикотермией, так как в качестве восстановителя используется кремний (лат. Silicium).

1. Определим исходные вещества (реагенты) и продукты реакции.
Реагенты: оксид хрома(III) с химической формулой $Cr_2O_3$, где хром имеет степень окисления +3, и кремний, простое вещество с формулой $Si$.
Продукты реакции: в ходе реакции кремний выступает в качестве восстановителя, он забирает кислород у оксида хрома, при этом сам окисляется до своего высшего оксида — оксида кремния(IV), формула которого $SiO_2$. Хром, в свою очередь, восстанавливается из оксида до простого вещества, металлического хрома, с формулой $Cr$.

2. Составим схему реакции, подставив формулы реагентов и продуктов:
$Cr_2O_3 + Si \rightarrow Cr + SiO_2$

3. Уравняем количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения, то есть расставим стехиометрические коэффициенты. Для этого удобно использовать метод электронного баланса.
Сначала определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:
$Cr^{+3}_2O_3 + Si^0 \rightarrow Cr^0 + Si^{+4}O_2$

Далее составим полуреакции окисления и восстановления:
$Cr^{+3} + 3e^- \rightarrow Cr^0$ | 4 | это процесс восстановления (ион хрома $Cr^{+3}$ является окислителем).
$Si^0 - 4e^- \rightarrow Si^{+4}$ | 3 | это процесс окисления (атом кремния $Si^0$ является восстановителем).

Чтобы число отданных и принятых электронов было одинаковым, находим наименьшее общее кратное для 3 и 4, которое равно 12. Делим 12 на число электронов в каждой полуреакции и получаем коэффициенты: 4 для хрома и 3 для кремния.
Поставим эти коэффициенты в уравнение. Перед атомами кремния и его оксидом ставим коэффициент 3. Перед атомами хрома ставим коэффициент 4. Так как в исходном оксиде хрома ($Cr_2O_3$) уже есть два атома хрома в одной молекуле, то перед всей формулой ставим коэффициент $4 \div 2 = 2$.

4. Запишем итоговое сбалансированное уравнение реакции. Такие реакции обычно протекают при высокой температуре, что можно обозначить символом $t$ над стрелкой.
$2Cr_2O_3 + 3Si \xrightarrow{t} 4Cr + 3SiO_2$

Проверим правильность расстановки коэффициентов, посчитав атомы каждого элемента слева и справа:
Слева: $Cr = 2 \times 2 = 4$; $O = 2 \times 3 = 6$; $Si = 3$.
Справа: $Cr = 4$; $Si = 3$; $O = 3 \times 2 = 6$.
Количество атомов всех элементов в левой и правой частях уравнения совпадает, следовательно, уравнение составлено верно.

Ответ: $2Cr_2O_3 + 3Si \rightarrow 4Cr + 3SiO_2$