Номер 5, страница 217 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 6. Окислительно-восстановительные процессы. Параграф 30. Окислительно-восстановительные реакции и методы составления их уравнений - номер 5, страница 217.

Условие.

5. Установите соответствие между схемой окислительно-восстановительной реакции и суммой коэффициентов в левой и правой частях соответствующего уравнения.

СХЕМА ОВР

A) $SO_2 + HClO_4 + H_2O \longrightarrow H_2SO_4 + HCl$

Б) $Na_2SO_3 + KIO_3 + H_2SO_4 \longrightarrow I_2 + Na_2SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$

В) $C_6H_5CH_3 + KMnO_4 + H_2SO_4 \longrightarrow C_6H_5COOH + MnSO_4 + K_2SO_4 + H_2O$

Г) $C_2H_5OH + K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 \longrightarrow CH_3CHO + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O$

СУММА КОЭФФИЦИЕНТОВ

1) 14

2) 16

3) 20

4) 48

Решение.

Решение 2.

А) $SO_2 + HClO_4 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 + HCl$

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:
$S^{+4}$ в $SO_2$ переходит в $S^{+6}$ в $H_2SO_4$.
$Cl^{+7}$ в $HClO_4$ переходит в $Cl^{-1}$ в $HCl$.

Составим электронный баланс:
$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ | 4 (окисление, восстановитель)
$Cl^{+7} + 8e^- \rightarrow Cl^{-1}$ | 1 (восстановление, окислитель)

Расставим коэффициенты в уравнении:
$4SO_2 + HClO_4 + H_2O \rightarrow 4H_2SO_4 + HCl$
Теперь уравняем количество атомов водорода и кислорода.
Слева: H(1+2=3), O(8+4+1=13).
Справа: H(8+1=9), O(16).
Чтобы уравнять кислород, нужно 4 атома O слева, поставим коэффициент 4 перед $H_2O$:
$4SO_2 + HClO_4 + 4H_2O \rightarrow 4H_2SO_4 + HCl$
Проверим водород: слева 1 + 4*2 = 9, справа 4*2 + 1 = 9. Все верно.

Сумма коэффициентов: $4 + 1 + 4 + 4 + 1 = 14$.

Ответ: 1

Б) $Na_2SO_3 + KIO_3 + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + Na_2SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$

Определим степени окисления:
$S^{+4}$ в $Na_2SO_3$ переходит в $S^{+6}$ в $Na_2SO_4$.
$I^{+5}$ в $KIO_3$ переходит в $I_2^0$.

Составим электронный баланс:
$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ | 5
$2I^{+5} + 10e^- \rightarrow I_2^0$ | 1

Расставим коэффициенты:
$5Na_2SO_3 + 2KIO_3 + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + Na_2SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$
Уравняем металлы:
$5Na_2SO_3 + 2KIO_3 + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + 5Na_2SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$
Уравняем сульфат-ионы. Справа их 5+1=6. Слева 5 атомов серы уже есть в сульфите, значит, нужен 1 сульфат-ион из кислоты:
$5Na_2SO_3 + 2KIO_3 + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + 5Na_2SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$
Уравняем водород: слева 2, значит, справа перед $H_2O$ ставим 1.
$5Na_2SO_3 + 2KIO_3 + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + 5Na_2SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$

Сумма коэффициентов: $5 + 2 + 1 + 1 + 5 + 1 + 1 = 16$.

Ответ: 2

В) $C_6H_5CH_3 + KMnO_4 + H_2SO_4 \rightarrow C_6H_5COOH + MnSO_4 + K_2SO_4 + H_2O$

Определим степени окисления:
Углерод в метильной группе толуола $C^{-3}$ переходит в углерод карбоксильной группы бензойной кислоты $C^{+3}$.
$Mn^{+7}$ в $KMnO_4$ переходит в $Mn^{+2}$ в $MnSO_4$.

Составим электронный баланс:
$C^{-3} - 6e^- \rightarrow C^{+3}$ | 5
$Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}$ | 6

Расставим коэффициенты:
$5C_6H_5CH_3 + 6KMnO_4 + H_2SO_4 \rightarrow 5C_6H_5COOH + 6MnSO_4 + K_2SO_4 + H_2O$
Уравняем калий: слева 6, значит, справа нужно $3K_2SO_4$.
$5C_6H_5CH_3 + 6KMnO_4 + H_2SO_4 \rightarrow 5C_6H_5COOH + 6MnSO_4 + 3K_2SO_4 + H_2O$
Уравняем сульфат-ионы: справа их 6+3=9, значит, слева нужно $9H_2SO_4$.
$5C_6H_5CH_3 + 6KMnO_4 + 9H_2SO_4 \rightarrow 5C_6H_5COOH + 6MnSO_4 + 3K_2SO_4 + H_2O$
Уравняем водород: слева 5*8 + 9*2 = 40 + 18 = 58. Справа в кислоте 5*6 = 30. Остается 58-30=28 атомов водорода, что дает $14H_2O$.
$5C_6H_5CH_3 + 6KMnO_4 + 9H_2SO_4 \rightarrow 5C_6H_5COOH + 6MnSO_4 + 3K_2SO_4 + 14H_2O$

Сумма коэффициентов: $5 + 6 + 9 + 5 + 6 + 3 + 14 = 48$.

Ответ: 4

Г) $C_2H_5OH + K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 \rightarrow CH_3CHO + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O$

Определим степени окисления:
Углерод в группе $-CH_2OH$ этанола $C^{-1}$ переходит в углерод альдегидной группы $-CHO$ $C^{+1}$.
$Cr^{+6}$ в $K_2Cr_2O_7$ переходит в $Cr^{+3}$ в $Cr_2(SO_4)_3$.

Составим электронный баланс:
$C^{-1} - 2e^- \rightarrow C^{+1}$ | 3
$2Cr^{+6} + 6e^- \rightarrow 2Cr^{+3}$ | 1

Расставим коэффициенты:
$3C_2H_5OH + K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 \rightarrow 3CH_3CHO + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O$
Уравняем калий: слева 2, справа 2 (в $K_2SO_4$), значит, коэффициент 1.
$3C_2H_5OH + K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 \rightarrow 3CH_3CHO + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O$
Уравняем сульфат-ионы: справа их 3+1=4, значит, слева нужно $4H_2SO_4$.
$3C_2H_5OH + K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 \rightarrow 3CH_3CHO + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O$
Уравняем водород: слева 3*6 + 4*2 = 18 + 8 = 26. Справа в альдегиде 3*4 = 12. Остается 26-12=14 атомов водорода, что дает $7H_2O$.
$3C_2H_5OH + K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 \rightarrow 3CH_3CHO + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 7H_2O$

Сумма коэффициентов: $3 + 1 + 4 + 3 + 1 + 1 + 7 = 20$.

Ответ: 3