Номер 2, страница 57 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Допишите продукты реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса, определите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления.

1) $HNO_3 + Cu \to NO + \quad +$

2) $NH_3 + CuO \to N_2 + \quad +$

3) $FeCl_2 + Cl_2 \to \quad$

1) HNO₃ + Cu → NO + ...

Решение:

Это окислительно-восстановительная реакция. Продуктами взаимодействия меди с разбавленной азотной кислотой являются нитрат меди(II), оксид азота(II) и вода.

Полное уравнение реакции в несбалансированном виде:
$HNO_3 + Cu \rightarrow Cu(NO_3)_2 + NO + H_2O$

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

$H\overset{+1}{N}\overset{+5}{O_3}\overset{-2}{} + \overset{0}{Cu} \rightarrow \overset{+2}{Cu}(\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3})_2 + \overset{+2}{N}\overset{-2}{O} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

Изменяют степень окисления медь и азот. Составим электронный баланс:

$Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2}$ | 3 | процесс окисления, $Cu$ – восстановитель.
$N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$ | 2 | процесс восстановления, $HNO_3$ (за счет $N^{+5}$) – окислитель.

Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (2 и 3) равно 6. Соответственно, коэффициенты для полуреакций – 3 и 2.

Расставим эти коэффициенты в уравнении реакции. Ставим 3 перед $Cu$ и $Cu(NO_3)_2$, и 2 перед $NO$.

$?HNO_3 + 3Cu \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + ?H_2O$

Теперь уравняем количество атомов азота. Справа: в $3Cu(NO_3)_2$ содержится $3 \cdot 2 = 6$ атомов азота, и в $2NO$ еще 2 атома азота. Всего $6 + 2 = 8$ атомов. Значит, слева перед $HNO_3$ ставим коэффициент 8.

$8HNO_3 + 3Cu \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + ?H_2O$

Наконец, уравняем атомы водорода. Слева 8 атомов водорода, значит, справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 4 (так как $4 \cdot 2 = 8$).

$8HNO_3 + 3Cu \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$

Проверим по кислороду. Слева: $8 \cdot 3 = 24$ атома. Справа: $3 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 1 + 4 \cdot 1 = 18 + 2 + 4 = 24$ атома. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $8HNO_3 + 3Cu \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O$.
Окислитель: $HNO_3$ (за счет $N^{+5}$).
Восстановитель: $Cu$.
Процесс окисления: $Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2}$.
Процесс восстановления: $N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$.

2) NH₃ + CuO → N₂ + ...

Решение:

Это окислительно-восстановительная реакция. При нагревании аммиак восстанавливает оксид меди(II) до свободной меди. При этом аммиак окисляется до молекулярного азота, также образуется вода.

Полное уравнение реакции в несбалансированном виде:
$NH_3 + CuO \rightarrow N_2 + Cu + H_2O$

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_3} + \overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{0}{N_2} + \overset{0}{Cu} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

Изменяют степень окисления азот и медь. Составим электронный баланс:

$2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$ | 1 | процесс окисления, $NH_3$ – восстановитель.
$Cu^{+2} + 2e^- \rightarrow Cu^0$ | 3 | процесс восстановления, $CuO$ – окислитель.

Наименьшее общее кратное для 6 и 2 равно 6. Коэффициенты для полуреакций – 1 и 3.

Расставим коэффициенты. Перед формулами, содержащими азот, должны стоять коэффициенты, чтобы число атомов азота было 2. Ставим 2 перед $NH_3$ и 1 (не пишется) перед $N_2$. Перед формулами, содержащими медь, ставим коэффициент 3.

$2NH_3 + 3CuO \rightarrow N_2 + 3Cu + ?H_2O$

Уравняем водород. Слева в $2NH_3$ содержится $2 \cdot 3 = 6$ атомов водорода. Справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 3.

$2NH_3 + 3CuO \rightarrow N_2 + 3Cu + 3H_2O$

Проверим по кислороду. Слева: 3 атома. Справа: 3 атома. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $2NH_3 + 3CuO \xrightarrow{t} N_2\uparrow + 3Cu + 3H_2O$.
Окислитель: $CuO$ (за счет $Cu^{+2}$).
Восстановитель: $NH_3$ (за счет $N^{-3}$).
Процесс окисления: $2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$.
Процесс восстановления: $Cu^{+2} + 2e^- \rightarrow Cu^0$.

3) FeCl₂ + Cl₂ → ...

Решение:

Это реакция присоединения, являющаяся окислительно-восстановительной. Хлор, как более сильный окислитель, окисляет железо(II) до железа(III).

Продукт реакции – хлорид железа(III):
$FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow FeCl_3$

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$\overset{+2}{Fe}\overset{-1}{Cl_2} + \overset{0}{Cl_2} \rightarrow \overset{+3}{Fe}\overset{-1}{Cl_3}$

Изменяют степень окисления железо и молекулярный хлор. Составим электронный баланс:

$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$ | 2 | процесс окисления, $FeCl_2$ – восстановитель.
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ | 1 | процесс восстановления, $Cl_2$ – окислитель.

Наименьшее общее кратное для 1 и 2 равно 2. Коэффициенты для полуреакций – 2 и 1.

Расставим коэффициенты. Ставим 2 перед $FeCl_2$ и $FeCl_3$. Коэффициент 1 перед $Cl_2$ не пишется.

$2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

Проверим баланс атомов хлора. Слева: $2 \cdot 2 + 2 = 6$. Справа: $2 \cdot 3 = 6$. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$.
Окислитель: $Cl_2$.
Восстановитель: $FeCl_2$ (за счет $Fe^{+2}$).
Процесс окисления: $Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$.
Процесс восстановления: $Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$.