Номер 9, страница 319 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 45. Оксиды азота. Азотистая кислота и нитриты - номер 9, страница 319.

Условие.

9. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, определите окислитель и восстановитель.

a) $NaI$ + ... + $HNO_3$ = ... + $NaNO_3$ + $NO \uparrow$ + $H_2O$

б) $K_2Cr_2O_7$ + ... + $H_2SO_4$ = ... + $K_2SO_4$ + $NaNO_3$ + $H_2O$

в) $\text{NO}$ + $KClO$ + ... $\rightarrow$ $KNO_3$ + $KCl$ + ...

Решение.

Решение 2.

а) NaI + ... + HNO₃ = ... + NaNO₃ + NO↑ + H₂O

Решение

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции. В данном случае это иод и азот. В продуктах реакции не указан продукт окисления иодид-иона. Обычно $I^{-1}$ окисляется до простого вещества $I_2$.

$Na\overset{-1}{I} + H\overset{+5}{N}O_3 \rightarrow Na\overset{+5}{N}O_3 + \overset{+2}{N}O + \overset{0}{I_2} + H_2O$

Составим полуреакции окисления и восстановления:

$2\overset{-1}{I} - 2e^- \rightarrow \overset{0}{I_2}$ | 3 (окисление, $I^{-1}$ является восстановителем)
$\overset{+5}{N} + 3e^- \rightarrow \overset{+2}{N}$ | 2 (восстановление, $N^{+5}$ является окислителем)

Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (2 и 3) равно 6. Отсюда находим коэффициенты. Перед веществами, содержащими иод, ставим коэффициент $3 \times 2 = 6$ (для $NaI$) и 3 (для $I_2$). Перед веществами, содержащими азот, изменивший степень окисления, ставим коэффициент 2 (для $\text{NO}$).

$6NaI + HNO_3 \rightarrow NaNO_3 + 2NO + 3I_2 + H_2O$

Теперь уравняем остальные элементы. Натрий (Na): слева 6 атомов, значит справа перед $NaNO_3$ ставим коэффициент 6.

$6NaI + HNO_3 \rightarrow 6NaNO_3 + 2NO + 3I_2 + H_2O$

Азот (N): справа 6 атомов в $NaNO_3$ и 2 атома в $\text{NO}$, всего 8 атомов. Значит, слева перед $HNO_3$ ставим коэффициент 8.

$6NaI + 8HNO_3 \rightarrow 6NaNO_3 + 2NO + 3I_2 + H_2O$

Водород (H): слева 8 атомов. Чтобы справа было 8 атомов, перед $H_2O$ ставим коэффициент 4.

$6NaI + 8HNO_3 = 6NaNO_3 + 2NO\uparrow + 3I_2 + 4H_2O$

Проверяем по кислороду (O): слева $8 \times 3 = 24$ атома. Справа $6 \times 3 + 2 + 4 = 18 + 2 + 4 = 24$ атома. Уравнение составлено верно.

Окислитель: $HNO_3$ (за счет $N^{+5}$).
Восстановитель: $NaI$ (за счет $I^{-1}$).

Ответ: $6NaI + 8HNO_3 = 6NaNO_3 + 2NO\uparrow + 3I_2 + 4H_2O$. Окислитель - $HNO_3$, восстановитель - $NaI$.

б) K₂Cr₂O₇ + ... + H₂SO₄ = ... + K₂SO₄ + NaNO₃ + H₂O

Решение

В этой схеме реакции пропущены реагент, содержащий натрий и азот, и продукт, содержащий хром. Исходя из продуктов, можно предположить, что дихромат калия в кислой среде окисляет нитрит натрия ($NaNO_2$) до нитрата ($NaNO_3$). Хром при этом восстанавливается до $Cr^{+3}$, образуя соль $Cr_2(SO_4)_3$.

$K_2\overset{+6}{Cr_2}O_7 + Na\overset{+3}{N}O_2 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + \overset{+3}{Cr_2}(SO_4)_3 + Na\overset{+5}{N}O_3 + H_2O$

Составим полуреакции окисления и восстановления:

$\overset{+3}{N} - 2e^- \rightarrow \overset{+5}{N}$ | 3 (окисление, $N^{+3}$ является восстановителем)
$\overset{+6}{Cr_2} + 6e^- \rightarrow 2\overset{+3}{Cr}$ | 1 (восстановление, $Cr^{+6}$ является окислителем)

Перед веществами, содержащими азот ($NaNO_2$ и $NaNO_3$), ставим коэффициент 3. Перед веществами, содержащими хром ($K_2Cr_2O_7$ и $Cr_2(SO_4)_3$), ставим коэффициент 1.

$K_2Cr_2O_7 + 3NaNO_2 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 3NaNO_3 + H_2O$

Уравняем катионы металлов и кислотные остатки. Калий (K) и Натрий (Na) уже уравнены. Сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$): справа 1 в $K_2SO_4$ и 3 в $Cr_2(SO_4)_3$, всего 4. Значит, слева перед $H_2SO_4$ ставим коэффициент 4.

$K_2Cr_2O_7 + 3NaNO_2 + 4H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 3NaNO_3 + H_2O$

Водород (H): слева $4 \times 2 = 8$ атомов. Справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 4.

$K_2Cr_2O_7 + 3NaNO_2 + 4H_2SO_4 = K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 3NaNO_3 + 4H_2O$

Проверяем по кислороду (O): слева $7 + 3\times2 + 4\times4 = 7 + 6 + 16 = 29$ атомов. Справа $4 + 3\times4 + 3\times3 + 4 = 4 + 12 + 9 + 4 = 29$ атомов. Уравнение составлено верно.

Окислитель: $K_2Cr_2O_7$ (за счет $Cr^{+6}$).
Восстановитель: $NaNO_2$ (за счет $N^{+3}$).

Ответ: $K_2Cr_2O_7 + 3NaNO_2 + 4H_2SO_4 = K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 3NaNO_3 + 4H_2O$. Окислитель - $K_2Cr_2O_7$, восстановитель - $NaNO_2$.

в) NO + KClO + ... → KNO₃ + KCl + ...

Решение

В данной реакции оксид азота(II) ($\text{NO}$) окисляется до нитрата калия ($KNO_3$), а гипохлорит калия ($KClO$) восстанавливается до хлорида калия ($KCl$). Реакция протекает в щелочной среде, поэтому в левой части уравнения необходимо добавить $KOH$, а в правой - воду $H_2O$.

$\overset{+2}{N}O + K\overset{+1}{Cl}O + KOH \rightarrow K\overset{+5}{N}O_3 + K\overset{-1}{Cl} + H_2O$

Составим полуреакции окисления и восстановления:

$\overset{+2}{N} - 3e^- \rightarrow \overset{+5}{N}$ | 2 (окисление, $N^{+2}$ является восстановителем)
$\overset{+1}{Cl} + 2e^- \rightarrow \overset{-1}{Cl}$ | 3 (восстановление, $Cl^{+1}$ является окислителем)

Перед веществами, содержащими азот ($\text{NO}$ и $KNO_3$), ставим коэффициент 2. Перед веществами, содержащими хлор ($KClO$ и $KCl$), ставим коэффициент 3.

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

Уравняем остальные элементы. Калий (K): справа 2 атома в $KNO_3$ и 3 атома в $KCl$, всего 5. Слева 3 атома в $3KClO$, значит в $KOH$ должно быть $5 - 3 = 2$ атома. Ставим коэффициент 2 перед $KOH$.

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

Водород (H): слева 2 атома в $2KOH$. Справа в $H_2O$ также 2 атома, значит коэффициент перед водой 1.

$2NO + 3KClO + 2KOH = 2KNO_3 + 3KCl + H_2O$

Проверяем по кислороду (O): слева $2 + 3 + 2 = 7$ атомов. Справа $2 \times 3 + 1 = 6 + 1 = 7$ атомов. Уравнение составлено верно.

Окислитель: $KClO$ (за счет $Cl^{+1}$).
Восстановитель: $\text{NO}$ (за счет $N^{+2}$).

Ответ: $2NO + 3KClO + 2KOH = 2KNO_3 + 3KCl + H_2O$. Окислитель - $KClO$, восстановитель - $\text{NO}$.