Номер 3, страница 116 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 17. Окислительно-восстановительные реакции. Глава 4. Химические реакции - номер 3, страница 116.

Условие.

3. Заполните пропуски в схемах реакций и составьте уравнения этих реакций, используя метод электронного баланса:

а) $KClO_3 = KCl + ...$

б) $Cu + HNO_3(\text{разб.}) = Cu(NO_3)_2 + NO + ...$

в) $Mg + ... = Mg(NO_3)_2 + N_2 + H_2O$

Решение.

Решение 2.

а) KClO₃ = KCl + ...

Решение:

1. Заполним пропуск в схеме реакции. Это реакция термического разложения хлората калия (бертолетовой соли). В результате образуется хлорид калия и выделяется кислород. Пропущенное вещество – кислород $O_2$.

Схема реакции: $KClO_3 \rightarrow KCl + O_2$

2. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции.

$K\overset{+1}{}\overset{+5}{Cl}\overset{-2}{O_3} \rightarrow K\overset{+1}{}\overset{-1}{Cl} + \overset{0}{O_2}$

Хлор понижает свою степень окисления с +5 до -1, принимая электроны, следовательно, $Cl^{+5}$ является окислителем.

Кислород повышает свою степень окисления с -2 до 0, отдавая электроны, следовательно, $O^{-2}$ является восстановителем.

3. Составим электронный баланс, чтобы найти коэффициенты.

$Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}$|$2$|$1$
$2O^{-2} - 4e^- \rightarrow O_2^0$|$6$|$3$

Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (6 и 4) равно 12. Делим 12 на 6, получаем множитель 2 для процесса восстановления. Делим 12 на 4, получаем множитель 3 для процесса окисления.

4. Расставим коэффициенты в уравнении реакции. Коэффициент 2 ставим перед $KClO_3$ и $KCl$. Коэффициент 3 ставим перед $O_2$.

$2KClO_3 = 2KCl + 3O_2$

Проверяем баланс атомов: слева 2 K, 2 Cl, 6 O; справа 2 K, 2 Cl, 6 O. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $2KClO_3 = 2KCl + 3O_2$

б) Cu + HNO₃(разб.) = Cu(NO₃)₂ + NO + ...

Решение:

1. Заполним пропуск. При реакции металла с азотной кислотой образуется соль, вода и продукт восстановления азота. Пропущенное вещество – вода $H_2O$.

Схема реакции: $Cu + HNO_3(разб.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + NO + H_2O$

2. Определим степени окисления изменяющихся элементов.

$\overset{0}{Cu} + H\overset{+5}{N}O_3 \rightarrow \overset{+2}{Cu}(NO_3)_2 + \overset{+2}{N}O + H_2O$

Медь повышает степень окисления с 0 до +2, она является восстановителем.

Азот понижает степень окисления с +5 до +2, он является окислителем. Азот в нитрат-ионе $NO_3^-$ свою степень окисления не меняет.

3. Составим электронный баланс.

$Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2}$|$3$
$N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$|$2$

4. Расставим коэффициенты из баланса: 3 перед $Cu$ и $Cu(NO_3)_2$, и 2 перед $NO$.

$3Cu + HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + H_2O$

5. Уравняем остальные атомы.

Азот (N): справа $3 \times 2 + 2 = 8$ атомов. Значит, слева нужно 8 молекул $HNO_3$.

$3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + H_2O$

Водород (H): слева 8 атомов. Чтобы справа было 8, нужно 4 молекулы $H_2O$.

$3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$

Проверяем кислород (O): слева $8 \times 3 = 24$. Справа $3 \times 2 \times 3 + 2 + 4 = 18 + 2 + 4 = 24$. Баланс верен.

Ответ: $3Cu + 8HNO_3 = 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$

в) Mg + ... = Mg(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

Решение:

1. Заполним пропуск. По продуктам реакции (соль магния, азот и вода) видно, что магний реагирует с азотной кислотой. Пропущенное вещество – $HNO_3$.

Схема реакции: $Mg + HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + N_2 + H_2O$

2. Определим степени окисления изменяющихся элементов.

$\overset{0}{Mg} + H\overset{+5}{N}O_3 \rightarrow \overset{+2}{Mg}(NO_3)_2 + \overset{0}{N_2} + H_2O$

Магний повышает степень окисления с 0 до +2, являясь восстановителем.

Азот понижает степень окисления с +5 до 0, являясь окислителем.

3. Составим электронный баланс.

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$|$5$
$2N^{+5} + 10e^- \rightarrow N_2^0$|$1$

4. Расставим коэффициенты из баланса: 5 перед $Mg$ и $Mg(NO_3)_2$, и 1 (не пишется) перед $N_2$.

$5Mg + HNO_3 \rightarrow 5Mg(NO_3)_2 + N_2 + H_2O$

5. Уравняем остальные атомы.

Азот (N): справа $5 \times 2 + 2 = 12$ атомов. Значит, слева нужно 12 молекул $HNO_3$.

$5Mg + 12HNO_3 \rightarrow 5Mg(NO_3)_2 + N_2 + H_2O$

Водород (H): слева 12 атомов. Чтобы справа было 12, нужно 6 молекул $H_2O$.

$5Mg + 12HNO_3 \rightarrow 5Mg(NO_3)_2 + N_2 + 6H_2O$

Проверяем кислород (O): слева $12 \times 3 = 36$. Справа $5 \times 2 \times 3 + 6 = 30 + 6 = 36$. Баланс верен.

Ответ: $5Mg + 12HNO_3 = 5Mg(NO_3)_2 + N_2 + 6H_2O$