Номер 5, страница 75, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Один из способов получения золота из пород является его растворение в цианиде натрия:

$Au + NaCN + H_2o + O_2 \rightarrow Na[Au(CN)_2] + NaOH$

Из раствора золото выделяют металлическим цинком по схеме:

$Na[Au(CN)_2] + Zn \rightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + Au$

Расставьте коэффициенты в уравнениях реакции.

Для уравнивания коэффициентов в данных окислительно-восстановительных реакциях воспользуемся методом электронного баланса.

Расстановка коэффициентов в первом уравнении

Исходная схема реакции:

$Au + NaCN + H_2o + O_2 \rightarrow Na[Au(CN)_2] + NaOH$

Решение:

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

Золото ($Au$) как простое вещество имеет степень окисления 0, а в комплексном соединении $Na[Au(CN)_2]$ его степень окисления становится +1.

Кислород ($O_2$) как простое вещество имеет степень окисления 0, а в гидроксиде натрия ($NaOH$) его степень окисления становится -2.

2. Составим электронный баланс, то есть полуреакции окисления и восстановления:

$Au^0 - 1e^- \rightarrow Au^{+1}$ (окисление)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ (восстановление)

3. Найдём наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и принятых электронов. НОК(1, 4) = 4. Это означает, что первая полуреакция должна быть умножена на 4, а вторая — на 1.

$ \begin{array}{c|c|c|l} Au^0 - 1e^- \rightarrow Au^{+1} & 4 & \text{процесс окисления, Au – восстановитель} \\ O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2} & 1 & \text{процесс восстановления, } O_2 \text{ – окислитель} \end{array} $

4. Полученные коэффициенты (4 для золота и 1 для кислорода) подставляем в уравнение реакции. Коэффициент 4 ставим перед $Au$ в левой части и перед $Na[Au(CN)_2]$ в правой. Коэффициент 1 перед $O_2$ не пишется.

$4Au + NaCN + H_2o + O_2 \rightarrow 4Na[Au(CN)_2] + NaOH$

5. Теперь уравняем остальные элементы.

Справа в $4Na[Au(CN)_2]$ находится $4 \times 2 = 8$ цианогрупп (CN). Следовательно, перед $NaCN$ слева нужно поставить коэффициент 8.

$4Au + 8NaCN + H_2o + O_2 \rightarrow 4Na[Au(CN)_2] + NaOH$

Далее уравняем атомы натрия (Na). Слева их 8 (в $8NaCN$). Справа 4 в $4Na[Au(CN)_2]$ и 1 в $NaOH$. Чтобы справа тоже стало 8, нужно поставить коэффициент 4 перед $NaOH$.

$4Au + 8NaCN + H_2o + O_2 \rightarrow 4Na[Au(CN)_2] + 4NaOH$

В последнюю очередь уравниваем водород (H) и кислород (O). Справа в $4NaOH$ находятся 4 атома водорода и 4 атома кислорода. Слева 2 атома кислорода уже есть в $O_2$. Значит, из воды ($H_2O$) должно "прийти" 4 атома водорода и 2 атома кислорода. Для этого ставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

6. Проводим итоговую проверку количества атомов каждого элемента:

Слева: $Au=4$; $Na=8$; $C=8$; $N=8$; $H=4$; $O=2+2=4$.

Справа: $Au=4$; $Na=4+4=8$; $C=4 \times 2=8$; $N=4 \times 2=8$; $H=4$; $O=4$.

Баланс соблюден.

Ответ: $4Au + 8NaCN + 2H_2o + O_2 \rightarrow 4Na[Au(CN)_2] + 4NaOH$

Расстановка коэффициентов во втором уравнении

Исходная схема реакции:

$Na[Au(CN)_2] + Zn \rightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + Au$

Решение:

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

Золото ($Au$) в комплексном ионе $[Au(CN)_2]^-$ имеет степень окисления +1, а как простое вещество — 0.

Цинк ($Zn$) как простое вещество имеет степень окисления 0, а в комплексном ионе $[Zn(CN)_4]^{2-}$ — +2.

2. Составим электронный баланс:

$Au^{+1} + 1e^- \rightarrow Au^0$ (восстановление)

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$ (окисление)

3. Найдём НОК для чисел отданных и принятых электронов. НОК(1, 2) = 2. Умножим первую полуреакцию на 2, а вторую на 1.

$ \begin{array}{c|c|c|l} Au^{+1} + 1e^- \rightarrow Au^0 & 2 & \text{процесс восстановления, } Au^{+1} \text{ – окислитель} \\ Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2} & 1 & \text{процесс окисления, Zn – восстановитель} \end{array} $

4. Подставляем коэффициенты в уравнение. Перед соединениями, содержащими золото ($Na[Au(CN)_2]$ и $Au$), ставим коэффициент 2. Коэффициент 1 перед цинком и его соединением не пишется.

$2Na[Au(CN)_2] + Zn \rightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + 2Au$

5. Проводим проверку баланса остальных элементов:

Натрий (Na): слева 2 атома, справа 2 атома. Сходится.

Цианогруппы (CN): слева $2 \times 2 = 4$, справа 4. Сходится.

Количество всех атомов слева и справа одинаково.

Ответ: $2Na[Au(CN)_2] + Zn \rightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + 2Au$