Номер 7, страница 267 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 37. Кислородные соединения хлора - номер 7, страница 267.

Условие.

7. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, укажите окислитель и восстановитель.

a) $NO + KClO + ... \rightarrow KNO_3 + KCl + ...$

б) $Na_2SO_3 + KIO_3 + ... \rightarrow ... + K_2SO_4 + ... + H_2O$

в) $KClO_3 + ... + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + ... + KCl + H_2O$

г) $Cr_2O_3 + KBrO_3 + ... \rightarrow ... + CO_2\uparrow + Na_2CrO_4$

д) $NaBrO_3 + ... + NaOH \rightarrow NaF + NaBrO_4 + ...$

е) $MnO_2 + KClO_3 + ... \rightarrow K_2MnO_4 + ... + H_2O$

Решение.

Решение 2.

а)

Решение:

В реакции $NO + KClO + ... \rightarrow KNO_3 + KCl + ...$ изменяются степени окисления азота и хлора.

Определим степени окисления:

$N^{+2}O$

$K^{+1}Cl^{+1}O^{-2}$

$K^{+1}N^{+5}O_3^{-2}$

$K^{+1}Cl^{-1}$

Составим электронный баланс:

$N^{+2} - 3e^{-} \rightarrow N^{+5}$ | 2 (окисление, $\text{NO}$ – восстановитель)

$Cl^{+1} + 2e^{-} \rightarrow Cl^{-1}$ | 3 (восстановление, $KClO$ – окислитель)

Наименьшее общее кратное для 3 и 2 равно 6. Расставим коэффициенты 2 перед соединениями азота и 3 перед соединениями хлора.

$2NO + 3KClO + ... \rightarrow 2KNO_3 + 3KCl + ...$

Реакция протекает в щелочной среде, добавим $KOH$ в левую часть и воду в правую, чтобы уравнять атомы калия, кислорода и водорода.

$2NO + 3KClO + 2KOH \rightarrow 2KNO_3 + 3KCl + H_2O$

Проверка по кислороду: $2 + 3 + 2 = 7$ в левой части, $2 \cdot 3 + 1 = 7$ в правой. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $2NO + 3KClO + 2KOH \rightarrow 2KNO_3 + 3KCl + H_2O$. Окислитель – $KClO$ (за счет $Cl^{+1}$), восстановитель – $\text{NO}$ (за счет $N^{+2}$).

б)

Решение:

В реакции $Na_2SO_3 + KIO_3 + ... \rightarrow ... + K_2SO_4 + ... + H_2O$ происходит окисление сульфита до сульфата и восстановление иодата. Предположим, что реакция идет в кислой среде (добавим $H_2SO_4$), а продуктами также будут сульфат натрия и иод.

Определим степени окисления:

$Na_2S^{+4}O_3$

$KI^{+5}O_3$

$Na_2S^{+6}O_4$ (продукт)

$I_2^0$ (продукт)

Составим электронный баланс:

$S^{+4} - 2e^{-} \rightarrow S^{+6}$ | 5 (окисление, $Na_2SO_3$ – восстановитель)

$2I^{+5} + 10e^{-} \rightarrow I_2^0$ | 1 (восстановление, $KIO_3$ – окислитель)

Расставим коэффициенты: 5 перед $Na_2SO_3$ и 2 перед $KIO_3$.

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

Уравняем сульфат-ионы: слева 5 от $Na_2SO_3$, справа 5 в $Na_2SO_4$ и 1 в $K_2SO_4$. Значит, слева нужно 6 атомов серы, добавим 1 молекулу $H_2SO_4$.

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

Уравняем водород: слева 2, справа 2 (в 1 молекуле $H_2O$).

Проверка по кислороду: $5 \cdot 3 + 2 \cdot 3 + 4 = 15+6+4=25$ в левой части, $5 \cdot 4 + 4 + 1 = 20+4+1=25$ в правой. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $5Na_2SO_3 + 2KIO_3 + H_2SO_4 \rightarrow 5Na_2SO_4 + K_2SO_4 + I_2 + H_2O$. Окислитель – $KIO_3$ (за счет $I^{+5}$), восстановитель – $Na_2SO_3$ (за счет $S^{+4}$).

в)

Решение:

В реакции $KClO_3 + ... + H_2SO_4 \rightarrow I_2 + ... + KCl + H_2O$ продуктом является иод $I_2$, значит, недостающий реагент содержит иодид-ион, например, $\text{KI}$.

Определим степени окисления:

$K Cl^{+5}O_3$

$K I^{-1}$

$I_2^0$

$K Cl^{-1}$

Составим электронный баланс:

$2I^{-1} - 2e^{-} \rightarrow I_2^0$ | 3 (окисление, $\text{KI}$ – восстановитель)

$Cl^{+5} + 6e^{-} \rightarrow Cl^{-1}$ | 1 (восстановление, $KClO_3$ – окислитель)

Расставим коэффициенты: 1 перед $KClO_3$ и $KCl$, $3 \cdot 2 = 6$ перед $\text{KI}$ и 3 перед $I_2$.

$KClO_3 + 6KI + H_2SO_4 \rightarrow 3I_2 + KCl + ... + H_2O$

Уравняем катионы калия. Слева $1+6=7$. Справа 1 в $KCl$. Недостающие 6 атомов калия образуют сульфат калия $K_2SO_4$. Потребуется 3 молекулы $K_2SO_4$.

$KClO_3 + 6KI + H_2SO_4 \rightarrow 3I_2 + KCl + 3K_2SO_4 + H_2O$

Уравняем сульфат-ионы: справа 3, значит, слева нужно 3 молекулы $H_2SO_4$.

$KClO_3 + 6KI + 3H_2SO_4 \rightarrow 3I_2 + KCl + 3K_2SO_4 + H_2O$

Уравняем водород: слева $3 \cdot 2=6$, значит, справа нужно 3 молекулы $H_2O$.

Проверка по кислороду: $3 + 3 \cdot 4 = 15$ в левой части, $3 \cdot 4 + 3 = 15$ в правой. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $KClO_3 + 6KI + 3H_2SO_4 \rightarrow 3I_2 + KCl + 3K_2SO_4 + 3H_2O$. Окислитель – $KClO_3$ (за счет $Cl^{+5}$), восстановитель – $\text{KI}$ (за счет $I^{-1}$).

г)

Решение:

В реакции $Cr_2O_3 + KBrO_3 + ... \rightarrow ... + CO_2\uparrow + Na_2CrO_4$ происходит окисление хрома. Наличие $CO_2$ и $Na_2CrO_4$ в продуктах указывает на то, что реакция является сплавлением с карбонатом натрия $Na_2CO_3$. Продуктом восстановления брома будет бромид калия $KBr$.

Определим степени окисления:

$Cr_2^{+3}O_3$

$KBr^{+5}O_3$

$Na_2Cr^{+6}O_4$

$KBr^{-1}$

Составим электронный баланс:

$2Cr^{+3} - 6e^{-} \rightarrow 2Cr^{+6}$ | 1 (окисление, $Cr_2O_3$ – восстановитель)

$Br^{+5} + 6e^{-} \rightarrow Br^{-1}$ | 1 (восстановление, $KBrO_3$ – окислитель)

Коэффициенты перед $Cr_2O_3$ и $KBrO_3$ равны 1. Это дает 2 атома хрома и 1 атом брома.

$Cr_2O_3 + KBrO_3 + Na_2CO_3 \rightarrow 2Na_2CrO_4 + KBr + CO_2$

Уравняем натрий: справа 4 атома ($2Na_2CrO_4$), значит, слева нужно 2 молекулы $Na_2CO_3$.

$Cr_2O_3 + KBrO_3 + 2Na_2CO_3 \rightarrow 2Na_2CrO_4 + KBr + CO_2$

Уравняем углерод: слева 2 атома, значит, справа нужно 2 молекулы $CO_2$.

Проверка по кислороду: $3 + 3 + 2 \cdot 3 = 12$ в левой части, $2 \cdot 4 + 2 \cdot 2 = 8 + 4 = 12$ в правой. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $Cr_2O_3 + KBrO_3 + 2Na_2CO_3 \rightarrow 2Na_2CrO_4 + KBr + 2CO_2$. Окислитель – $KBrO_3$ (за счет $Br^{+5}$), восстановитель – $Cr_2O_3$ (за счет $Cr^{+3}$).

д)

Решение:

В реакции $NaBrO_3 + ... + NaOH \rightarrow NaF + NaBrO_4 + ...$ бром окисляется. Наличие $NaF$ в продуктах указывает на участие фтора как окислителя, вероятно, $F_2$. Продуктом также будет вода.

Определим степени окисления:

$Na Br^{+5}O_3$

$F_2^0$

$Na F^{-1}$

$Na Br^{+7}O_4$

Составим электронный баланс:

$Br^{+5} - 2e^{-} \rightarrow Br^{+7}$ | 1 (окисление, $NaBrO_3$ – восстановитель)

$F_2^0 + 2e^{-} \rightarrow 2F^{-1}$ | 1 (восстановление, $F_2$ – окислитель)

Коэффициенты перед $NaBrO_3$ и $F_2$ равны 1. Это дает 1 $NaBrO_4$ и 2 $NaF$.

$NaBrO_3 + F_2 + NaOH \rightarrow 2NaF + NaBrO_4 + H_2O$

Уравняем натрий: справа $2+1=3$. Слева 1 в $NaBrO_3$, значит, нужно 2 молекулы $NaOH$.

$NaBrO_3 + F_2 + 2NaOH \rightarrow 2NaF + NaBrO_4 + H_2O$

Уравняем водород: слева 2, значит, справа нужна 1 молекула $H_2O$.

Проверка по кислороду: $3 + 2 = 5$ в левой части, $4 + 1 = 5$ в правой. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $NaBrO_3 + F_2 + 2NaOH \rightarrow 2NaF + NaBrO_4 + H_2O$. Окислитель – $F_2$, восстановитель – $NaBrO_3$ (за счет $Br^{+5}$).

е)

Решение:

В реакции $MnO_2 + KClO_3 + ... \rightarrow K_2MnO_4 + ... + H_2O$ марганец окисляется, а хлор восстанавливается. Реакция, вероятно, протекает в щелочной среде (расплав $KOH$), а продуктом восстановления хлора является $KCl$.

Определим степени окисления:

$Mn^{+4}O_2$

$K Cl^{+5}O_3$

$K_2Mn^{+6}O_4$

$K Cl^{-1}$

Составим электронный баланс:

$Mn^{+4} - 2e^{-} \rightarrow Mn^{+6}$ | 3 (окисление, $MnO_2$ – восстановитель)

$Cl^{+5} + 6e^{-} \rightarrow Cl^{-1}$ | 1 (восстановление, $KClO_3$ – окислитель)

Расставим коэффициенты: 3 перед соединениями марганца, 1 перед соединениями хлора.

$3MnO_2 + KClO_3 + KOH \rightarrow 3K_2MnO_4 + KCl + H_2O$

Уравняем калий: справа $3 \cdot 2 + 1 = 7$. Слева 1 в $KClO_3$, значит, нужно 6 молекул $KOH$.

$3MnO_2 + KClO_3 + 6KOH \rightarrow 3K_2MnO_4 + KCl + H_2O$

Уравняем водород: слева 6, значит, справа нужно 3 молекулы $H_2O$.

Проверка по кислороду: $3 \cdot 2 + 3 + 6 = 6 + 3 + 6 = 15$ в левой части, $3 \cdot 4 + 3 = 12 + 3 = 15$ в правой. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $3MnO_2 + KClO_3 + 6KOH \rightarrow 3K_2MnO_4 + KCl + 3H_2O$. Окислитель – $KClO_3$ (за счет $Cl^{+5}$), восстановитель – $MnO_2$ (за счет $Mn^{+4}$).