Номер 5, страница 70 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 10. Окислительно-восстановительные реакции. Электролиз. Глава 2. Химические реакции - номер 5, страница 70.

Условие.

5. Проанализируйте следующие реакции:

$CuO + NH_3 \to Cu + N_2 + H_2O$

$Al + HCl \to AlCl_3 + H_2$

$Fe_2O_3 + C \to Fe + CO$

$H_2S + I_2 \to S + HI$

Напишите уравнения процессов окисления и восстановления, укажите окислитель и восстановитель, расставьте коэффициенты.

Решение.

Решение 2.

$CuO + NH_3 \rightarrow Cu + N_2 + H_2O$

Решение:

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:

• Медь (Cu) в $CuO$ имеет степень окисления +2, а в простом веществе $Cu$ — 0.
• Азот (N) в аммиаке $NH_3$ имеет степень окисления -3, а в простом веществе $N_2$ — 0.

2. Составим электронный баланс, чтобы найти коэффициенты:

$Cu^{+2} + 2e^- \rightarrow Cu^0$ | 3 | процесс восстановления

$2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$ | 1 | процесс окисления

Наименьшее общее кратное для чисел электронов (2 и 6) равно 6. Поэтому первую полуреакцию умножаем на 3, а вторую на 1.

3. Определим окислитель и восстановитель:

• $CuO$ (за счет $Cu^{+2}$) принимает электроны, является окислителем.
• $NH_3$ (за счет $N^{-3}$) отдает электроны, является восстановителем.

4. Расставим коэффициенты в уравнении. Коэффициент 3 ставим перед $CuO$ и $Cu$. Коэффициент 1 (не пишется) перед $N_2$ и 2 перед $NH_3$ (так как в балансе $2N^{-3}$). Наконец, уравниваем атомы водорода и кислорода, ставя коэффициент 3 перед $H_2O$.

Ответ:

Уравнения процессов:

• Окисление: $2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$
• Восстановление: $Cu^{+2} + 2e^- \rightarrow Cu^0$

Окислитель: $CuO$. Восстановитель: $NH_3$.

Уравнение реакции с коэффициентами: $3CuO + 2NH_3 \rightarrow 3Cu + N_2 + 3H_2O$.

$Al + HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2$

Решение:

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

• Алюминий (Al) как простое вещество имеет степень окисления 0, а в $AlCl_3$ — +3.
• Водород (H) в соляной кислоте $HCl$ имеет степень окисления +1, а в простом веществе $H_2$ — 0.

2. Составим электронный баланс:

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 2 | процесс окисления

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 3 | процесс восстановления

Наименьшее общее кратное для 3 и 2 равно 6. Умножаем первую полуреакцию на 2, вторую на 3.

3. Определим окислитель и восстановитель:

• $Al$ отдает электроны, является восстановителем.
• $HCl$ (за счет $H^{+1}$) принимает электроны, является окислителем.

4. Расставим коэффициенты. Коэффициент 2 ставим перед $Al$ и $AlCl_3$. Коэффициент 3 ставим перед $H_2$. Это требует $3 \times 2 = 6$ атомов водорода слева, поэтому ставим 6 перед $HCl$. Проверяем хлор: слева 6, справа $2 \times 3 = 6$. Баланс достигнут.

Ответ:

Уравнения процессов:

• Окисление: $Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$
• Восстановление: $2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Окислитель: $HCl$. Восстановитель: $Al$.

Уравнение реакции с коэффициентами: $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$.

$Fe_2O_3 + C \rightarrow Fe + CO$

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

• Железо (Fe) в оксиде $Fe_2O_3$ имеет степень окисления +3, а в простом веществе $Fe$ — 0.
• Углерод (C) как простое вещество имеет степень окисления 0, а в оксиде $CO$ — +2.

2. Составим электронный баланс:

$Fe^{+3} + 3e^- \rightarrow Fe^0$ | 2 | процесс восстановления

$C^0 - 2e^- \rightarrow C^{+2}$ | 3 | процесс окисления

Наименьшее общее кратное для 3 и 2 равно 6. Умножаем первую полуреакцию на 2, вторую на 3.

3. Определим окислитель и восстановитель:

• $Fe_2O_3$ (за счет $Fe^{+3}$) принимает электроны, является окислителем.
• $C$ отдает электроны, является восстановителем.

4. Расставим коэффициенты. Коэффициент 2 ставим перед $Fe$. Так как в $Fe_2O_3$ уже 2 атома железа, перед ним коэффициент 1 (не пишется). Коэффициент 3 ставим перед $C$ и $CO$. Проверяем кислород: слева 3, справа $3 \times 1 = 3$. Баланс достигнут.

Ответ:

Уравнения процессов:

• Окисление: $C^0 - 2e^- \rightarrow C^{+2}$
• Восстановление: $Fe^{+3} + 3e^- \rightarrow Fe^0$

Окислитель: $Fe_2O_3$. Восстановитель: $C$.

Уравнение реакции с коэффициентами: $Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO$.

$H_2S + I_2 \rightarrow S + HI$

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

• Сера (S) в сероводороде $H_2S$ имеет степень окисления -2, а в простом веществе $S$ — 0.
• Йод (I) в простом веществе $I_2$ имеет степень окисления 0, а в йодоводороде $HI$ — -1.

2. Составим электронный баланс:

$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$ | 1 | процесс окисления

$I_2^0 + 2e^- \rightarrow 2I^{-1}$ | 1 | процесс восстановления

Число отданных и принятых электронов равно 2, поэтому коэффициенты в балансе равны 1.

3. Определим окислитель и восстановитель:

• $H_2S$ (за счет $S^{-2}$) отдает электроны, является восстановителем.
• $I_2$ принимает электроны, является окислителем.

4. Расставим коэффициенты. Согласно балансу, коэффициенты перед $H_2S$, $I_2$ и $S$ равны 1. Чтобы уравнять йод, ставим коэффициент 2 перед $HI$. Проверяем водород: слева 2, справа 2. Реакция уравнена.

Ответ:

Уравнения процессов:

• Окисление: $S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$
• Восстановление: $I_2^0 + 2e^- \rightarrow 2I^{-1}$

Окислитель: $I_2$. Восстановитель: $H_2S$.

Уравнение реакции с коэффициентами: $H_2S + I_2 \rightarrow S + 2HI$.