Номер 8, страница 335 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 47. Фосфор и его соединения - номер 8, страница 335.

Условие.

8. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции.

a) $PH_3 + HClO_3 \to HCl + ...$

б) $NO_2 + P_2O_3 + ... \to NO \uparrow + K_2HPO_4 + ...$

в) $P_2O_3 + H_2Cr_2O_7 + ... \to H_3PO_4 + CrPO_4$

г) $PH_3 + HMnO_4 \to MnO_2 + ... + ...$

Решение.

Решение 2.

а) PH₃ + HClO₃ → HCl + ...

Решение

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции. Продуктом окисления фосфина ($PH_3$) будет фосфорная кислота ($H_3PO_4$).

$P^{-3}H_3 + H\overset{+5}{Cl}O_3 \longrightarrow H\overset{-1}{Cl} + \overset{+5}{P}O_4$

2. Составим электронный баланс:

$P^{-3} - 8e^{-} \rightarrow P^{+5}$ | 3 (окисление, восстановитель)
$Cl^{+5} + 6e^{-} \rightarrow Cl^{-1}$ | 4 (восстановление, окислитель)

Наименьшее общее кратное для 8 и 6 равно 24. Отсюда находим коэффициенты 3 для фосфора и 4 для хлора.

3. Расставим коэффициенты в уравнении реакции и уравняем остальные элементы.

$3PH_3 + 4HClO_3 \rightarrow 4HCl + 3H_3PO_4$

Проверим количество атомов кислорода: слева $4 \cdot 3 = 12$, справа $3 \cdot 4 = 12$. Атомы уравнены.

Ответ: $3PH_3 + 4HClO_3 = 4HCl + 3H_3PO_4$.

б) NO₂ + P₂O₃ + ... → NO↑ + K₂HPO₄ + ...

Решение

1. В продуктах присутствует калий, значит, в реакцию должен вступать реагент, содержащий калий. Так как оксиды $NO_2$ и $P_2O_3$ являются кислотными, в качестве такого реагента выступит щелочь $KOH$. Также в реакции образуется вода $H_2O$.

$\overset{+4}{N}O_2 + \overset{+3}{P_2}O_3 + KOH \longrightarrow \overset{+2}{N}O + K_2H\overset{+5}{P}O_4 + H_2O$

2. Составим электронный баланс:

$2P^{+3} - 4e^{-} \rightarrow 2P^{+5}$ | 1 (окисление, восстановитель)
$N^{+4} + 2e^{-} \rightarrow N^{+2}$ | 2 (восстановление, окислитель)

3. Расставим коэффициенты перед окислителем и восстановителем.

$2NO_2 + P_2O_3 + KOH \rightarrow 2NO + K_2HPO_4 + H_2O$

4. Уравняем остальные элементы. Справа 2 атома фосфора, значит, перед $K_2HPO_4$ ставим коэффициент 2. Теперь справа 4 атома калия, значит, перед $KOH$ ставим 4. Проверим водород и кислород.

$2NO_2 + P_2O_3 + 4KOH \rightarrow 2NO + 2K_2HPO_4 + H_2O$

Водород: слева 4, справа $2 \cdot 1 + 2 = 4$.

Кислород: слева $2 \cdot 2 + 3 + 4 = 11$, справа $2 + 2 \cdot 4 + 1 = 11$. Атомы уравнены.

Ответ: $2NO_2 + P_2O_3 + 4KOH = 2NO + 2K_2HPO_4 + H_2O$.

в) P₂O₃ + H₂Cr₂O₇ + ... → H₃PO₄ + CrPO₄

Решение

1. Для уравнивания водорода и кислорода в реакции, протекающей в кислой среде, потребуется вода ($H_2O$).

$\overset{+3}{P_2}O_3 + H_2\overset{+6}{Cr_2}O_7 + H_2O \longrightarrow H_3\overset{+5}{P}O_4 + \overset{+3}{Cr}\overset{+5}{P}O_4$

2. Составим электронный баланс. Фосфор окисляется, а хром восстанавливается.

$2P^{+3} - 4e^{-} \rightarrow 2P^{+5}$ | 3 (окисление, восстановитель)
$2Cr^{+6} + 6e^{-} \rightarrow 2Cr^{+3}$ | 2 (восстановление, окислитель)

3. Расставим коэффициенты перед окислителем и восстановителем.

$3P_2O_3 + 2H_2Cr_2O_7 + H_2O \rightarrow H_3PO_4 + CrPO_4$

4. Уравняем остальные элементы. Слева $2 \cdot 2 = 4$ атома хрома, значит, перед $CrPO_4$ ставим 4. Слева $3 \cdot 2 = 6$ атомов фосфора; справа 4 атома фосфора уже есть в $4CrPO_4$, значит, перед $H_3PO_4$ ставим 2. Проверим водород и кислород.

$3P_2O_3 + 2H_2Cr_2O_7 + H_2O \rightarrow 2H_3PO_4 + 4CrPO_4$

Водород: слева $2 \cdot 2 + 2 = 6$, справа $2 \cdot 3 = 6$.

Кислород: слева $3 \cdot 3 + 2 \cdot 7 + 1 = 9 + 14 + 1 = 24$, справа $2 \cdot 4 + 4 \cdot 4 = 8 + 16 = 24$. Атомы уравнены.

Ответ: $3P_2O_3 + 2H_2Cr_2O_7 + H_2O = 2H_3PO_4 + 4CrPO_4$.

г) PH₃ + HMnO₄ → MnO₂ + ... + ...

Решение

1. Фосфин ($PH_3$) является восстановителем, а марганцовая кислота ($HMnO_4$) – окислителем. Фосфор окислится до фосфорной кислоты ($H_3PO_4$), а марганец восстановится до оксида марганца(IV) ($MnO_2$). Также в реакции образуется вода ($H_2O$).

$\overset{-3}{P}H_3 + H\overset{+7}{Mn}O_4 \longrightarrow \overset{+4}{Mn}O_2 + H_3\overset{+5}{P}O_4 + H_2O$

2. Составим электронный баланс:

$P^{-3} - 8e^{-} \rightarrow P^{+5}$ | 3 (окисление, восстановитель)
$Mn^{+7} + 3e^{-} \rightarrow Mn^{+4}$ | 8 (восстановление, окислитель)

3. Расставим коэффициенты в уравнении реакции.

$3PH_3 + 8HMnO_4 \rightarrow 8MnO_2 + 3H_3PO_4 + H_2O$

4. Уравняем водород. Слева $3 \cdot 3 + 8 = 17$. Справа $3 \cdot 3 = 9$. Не хватает $17 - 9 = 8$ атомов водорода. Значит, перед $H_2O$ ставим коэффициент 4.

$3PH_3 + 8HMnO_4 \rightarrow 8MnO_2 + 3H_3PO_4 + 4H_2O$

Проверим кислород: слева $8 \cdot 4 = 32$, справа $8 \cdot 2 + 3 \cdot 4 + 4 = 16 + 12 + 4 = 32$. Атомы уравнены.

Ответ: $3PH_3 + 8HMnO_4 = 8MnO_2 + 3H_3PO_4 + 4H_2O$.