Номер 7, страница 255 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 35. Галогены - номер 7, страница 255.

Условие.

7. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций:

а) $KCrO_2 + Cl_2 + \dots \rightarrow K_2CrO_4 + \dots + H_2O$

б) $KI + \dots + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + MnSO_4 + \dots + H_2O$

в) $K_2Cr_2O_7 + HCl \rightarrow CrCl_3 + \dots + \dots + H_2O$

г) $\dots + KCl + HNO_3 \rightarrow Mn(NO_3)_2 + \dots + KNO_3 + H_2O$

д) $KIO_3 + Na_2SO_3 + \dots \rightarrow I_2 + K_2SO_4 + \dots + H_2O$

е) $K_2MnO_4 + HCl \rightarrow H_2O + \dots + \dots + Cl_2\uparrow$

ж) $KClO_3 + HCl \rightarrow \dots + \dots + H_2O$

Решение.

Решение 2.

а)

Решение

В данном уравнении не хватает реагента, создающего щелочную среду, и продукта. В щелочной среде хром (III) окисляется хлором до хрома (VI). Недостающие вещества — $KOH$ и $KCl$.

Определим степени окисления элементов, изменяющих их в ходе реакции:

$K\overset{+3}{Cr}O_2 + \overset{0}{Cl_2} + KOH \rightarrow K_2\overset{+6}{Cr}O_4 + K\overset{-1}{Cl} + H_2O$

Хром ($\text{Cr}$) повышает степень окисления с +3 до +6, являясь восстановителем. Хлор ($\text{Cl}$) понижает степень окисления с 0 до -1, являясь окислителем.

Составим электронный баланс:

$\begin{array}{rcl|c} Cr^{+3} - 3e^- & \rightarrow & Cr^{+6} & 2 \\ Cl_2^0 + 2e^- & \rightarrow & 2Cl^{-1} & 3 \end{array}$

Коэффициент 2 ставим перед соединениями хрома, а 3 — перед хлором. Затем уравниваем калий, водород и кислород.

Ответ: $2KCrO_2 + 3Cl_2 + 8KOH \rightarrow 2K_2CrO_4 + 6KCl + 4H_2O$

б)

Решение

В продуктах присутствует марганец, следовательно, в реагентах должно быть соединение марганца. Учитывая кислую среду ($H_2SO_4$), типичным окислителем является перманганат калия ($KMnO_4$). Недостающий продукт — сульфат калия ($K_2SO_4$).

Определим степени окисления:

$K\overset{-1}{I} + K\overset{+7}{Mn}O_4 + H_2SO_4 \rightarrow \overset{0}{I_2} + \overset{+2}{Mn}SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$

Йод ($\text{I}$) окисляется с -1 до 0 (восстановитель), а марганец ($\text{Mn}$) восстанавливается с +7 до +2 (окислитель).

Составим электронный баланс:

$\begin{array}{rcl|c} 2I^{-1} - 2e^- & \rightarrow & I_2^0 & 5 \\ Mn^{+7} + 5e^- & \rightarrow & Mn^{+2} & 2 \end{array}$

Расставляем коэффициенты: 10 перед $\text{KI}$, 2 перед $KMnO_4$. Это дает 5 $I_2$ и 2 $MnSO_4$. Затем уравниваем калий, серу, водород и кислород.

Ответ: $10KI + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5I_2 + 2MnSO_4 + 6K_2SO_4 + 8H_2O$

в)

Решение

Дихромат калия в кислой среде является сильным окислителем. Он окисляет хлорид-ион из $HCl$ до свободного хлора $Cl_2$. Продуктами также будут хлорид калия ($KCl$) и вода.

Определим степени окисления:

$K_2\overset{+6}{Cr_2}O_7 + H\overset{-1}{Cl} \rightarrow \overset{+3}{Cr}Cl_3 + \overset{0}{Cl_2} + KCl + H_2O$

Хром ($\text{Cr}$) восстанавливается с +6 до +3 (окислитель), а хлор ($\text{Cl}$) окисляется с -1 до 0 (восстановитель).

Составим электронный баланс:

$\begin{array}{rcl|c} 2Cr^{+6} + 6e^- & \rightarrow & 2Cr^{+3} & 1 \\ 2Cl^{-1} - 2e^- & \rightarrow & Cl_2^0 & 3 \end{array}$

Ставим коэффициент 1 перед $K_2Cr_2O_7$ (и 2 перед $CrCl_3$), и 3 перед $Cl_2$. Затем уравниваем калий, хлор, водород и кислород.

Ответ: $K_2Cr_2O_7 + 14HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 3Cl_2 + 2KCl + 7H_2O$

г)

Решение

В продуктах есть $Mn(NO_3)_2$, значит в реагентах должно быть соединение марганца в более высокой степени окисления, например, $KMnO_4$. $KCl$ будет восстановителем (окисляется до $Cl_2$), а $HNO_3$ создает кислую среду.

Определим степени окисления:

$K\overset{+7}{Mn}O_4 + K\overset{-1}{Cl} + HNO_3 \rightarrow \overset{+2}{Mn}(NO_3)_2 + \overset{0}{Cl_2} + KNO_3 + H_2O$

Марганец ($\text{Mn}$) восстанавливается с +7 до +2 (окислитель), а хлор ($\text{Cl}$) окисляется с -1 до 0 (восстановитель).

Составим электронный баланс:

$\begin{array}{rcl|c} Mn^{+7} + 5e^- & \rightarrow & Mn^{+2} & 2 \\ 2Cl^{-1} - 2e^- & \rightarrow & Cl_2^0 & 5 \end{array}$

Ставим коэффициент 2 перед $KMnO_4$ и $Mn(NO_3)_2$, 10 перед $KCl$ и 5 перед $Cl_2$. Затем уравниваем калий, азот, водород и кислород.

Ответ: $2KMnO_4 + 10KCl + 16HNO_3 \rightarrow 2Mn(NO_3)_2 + 5Cl_2 + 12KNO_3 + 8H_2O$

д)

Решение

Йодат калия ($KIO_3$) — окислитель, сульфит натрия ($Na_2SO_3$) — восстановитель. Реакция протекает в кислой среде, для создания которой добавим серную кислоту ($H_2SO_4$). Недостающий продукт — сульфат натрия ($Na_2SO_4$).

Определим степени окисления:

$K\overset{+5}{I}O_3 + Na_2\overset{+4}{S}O_3 + H_2SO_4 \rightarrow \overset{0}{I_2} + Na_2\overset{+6}{S}O_4 + K_2\overset{+6}{S}O_4 + H_2O$

Йод ($\text{I}$) восстанавливается с +5 до 0 (окислитель), а сера ($\text{S}$) окисляется с +4 до +6 (восстановитель).

Составим электронный баланс:

$\begin{array}{rcl|c} 2I^{+5} + 10e^- & \rightarrow & I_2^0 & 1 \\ S^{+4} - 2e^- & \rightarrow & S^{+6} & 5 \end{array}$

Ставим коэффициент 2 перед $KIO_3$ и 1 перед $I_2$, 5 перед $Na_2SO_3$ и $Na_2SO_4$. Затем уравниваем остальные элементы.

Ответ: $2KIO_3 + 5Na_2SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + 5Na_2SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$

е)

Решение

Манганат калия ($K_2MnO_4$) в кислой среде ($HCl$) выступает как окислитель. Он окисляет хлорид-ион до $Cl_2$, а сам марганец восстанавливается до $Mn^{+2}$. Недостающие продукты — $MnCl_2$ и $KCl$.

Определим степени окисления:

$K_2\overset{+6}{Mn}O_4 + H\overset{-1}{Cl} \rightarrow \overset{+2}{Mn}Cl_2 + KCl + \overset{0}{Cl_2} + H_2O$

Марганец ($\text{Mn}$) восстанавливается с +6 до +2 (окислитель), хлор ($\text{Cl}$) окисляется с -1 до 0 (восстановитель).

Составим электронный баланс:

$\begin{array}{rcl|c} Mn^{+6} + 4e^- & \rightarrow & Mn^{+2} & 1 \\ 2Cl^{-1} - 2e^- & \rightarrow & Cl_2^0 & 2 \end{array}$

Ставим коэффициент 1 перед $K_2MnO_4$ и $MnCl_2$, и 2 перед $Cl_2$. Затем уравниваем калий, хлор, водород и кислород.

Ответ: $K_2MnO_4 + 8HCl \rightarrow MnCl_2 + 2KCl + 2Cl_2 + 4H_2O$

ж)

Решение

Хлорат калия ($KClO_3$) — сильный окислитель, который в кислой среде ($HCl$) окисляет хлорид-ионы до свободного хлора $Cl_2$. Недостающие продукты — $KCl$ и $Cl_2$.

Определим степени окисления:

$K\overset{+5}{Cl}O_3 + H\overset{-1}{Cl} \rightarrow K\overset{-1}{Cl} + \overset{0}{Cl_2} + H_2O$

Хлор в $KClO_3$ ($Cl^{+5}$) — окислитель, а хлор в $HCl$ ($Cl^{-1}$) — восстановитель.

Составим электронный баланс:

$\begin{array}{rcl|c} Cl^{+5} + 6e^- & \rightarrow & Cl^{-1} & 1 \\ 2Cl^{-1} - 2e^- & \rightarrow & Cl_2^0 & 3 \end{array}$

На 1 моль $KClO_3$ требуется 6 моль $HCl$ (из которых 5 окисляются, а 1 идет на образование $KCl$). Продуктами будут $KCl$, 3 моль $Cl_2$ и вода.

Ответ: $KClO_3 + 6HCl \rightarrow KCl + 3Cl_2 + 3H_2O$