Номер 3, страница 183 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 39. Окислительные свойства серной и азотной кислот. Глава VII. Неметаллы - номер 3, страница 183.

Условие.

3. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

a) $FeS_2 \to S$, $FeS_2 \to SO_2$, $S \to SO_2 \to SO_3 \to H_2SO_4 \to Fe_2(SO_4)_3 \to BaSO_4$

б) $N_2 \to NO \to NO_2 \to HNO_3 \to NH_4NO_3 \to NH_3$, $N_2 \to NH_3$, $HNO_3 \to NO$, $HNO_3 \to N_2O$

(Уравнения реакций, если это возможно, составьте в полном и сокращённом ионном виде. Выберите два уравнения окислительно-восстановительных реакций и расставьте в них коэффициенты с помощью метода электронного баланса.)

Решение.

Решение 2.

а)

1. $ \text{Fe} + 2\text{S} \xrightarrow{t^\circ} \text{FeS}_2 $

2. $ 4\text{FeS}_2 + 11\text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{Fe}_2\text{O}_3 + 8\text{SO}_2 \uparrow $

3. $ 2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{V}_2\text{O}_5, t^\circ} 2\text{SO}_3 $

4. $ \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 $

5. $ \text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{H}_2\text{O} $
Полное ионное уравнение: $ \text{Fe}_2\text{O}_3(\text{тв}) + 6\text{H}^+ + 3\text{SO}_4^{2-} \rightarrow 2\text{Fe}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-} + 3\text{H}_2\text{O} $
Сокращённое ионное уравнение: $ \text{Fe}_2\text{O}_3(\text{тв}) + 6\text{H}^+ \rightarrow 2\text{Fe}^{3+} + 3\text{H}_2\text{O} $

6. $ \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{BaCl}_2 \rightarrow 3\text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{FeCl}_3 $
Полное ионное уравнение: $ 2\text{Fe}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-} + 3\text{Ba}^{2+} + 6\text{Cl}^- \rightarrow 3\text{BaSO}_4(\text{тв}) + 2\text{Fe}^{3+} + 6\text{Cl}^- $
Сокращённое ионное уравнение: $ \text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4(\text{тв}) $

Ответ: Уравнения реакций для данной цепочки превращений составлены.

б)

1. $ \text{N}_2 + \text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ, \text{эл. разряд}} 2\text{NO} $

2. $ \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \xrightarrow{p, t^\circ, \text{Fe}} 2\text{NH}_3 $

3. $ 4\text{NH}_3 + 5\text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ, \text{Pt/Rh}} 4\text{NO} + 6\text{H}_2\text{O} $

4. $ 2\text{NO} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{NO}_2 $

5. $ 4\text{NO}_2 + \text{O}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\text{HNO}_3 $

6. Для превращения $ \text{HNO}_3 \rightarrow \text{NO} $: $ 3\text{Cu} + 8\text{HNO}_3(\text{разб.}) \rightarrow 3\text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO} \uparrow + 4\text{H}_2\text{O} $
Полное ионное уравнение: $ 3\text{Cu}(\text{тв}) + 8\text{H}^+ + 8\text{NO}_3^- \rightarrow 3\text{Cu}^{2+} + 6\text{NO}_3^- + 2\text{NO}(\text{г}) + 4\text{H}_2\text{O} $
Сокращённое ионное уравнение: $ 3\text{Cu}(\text{тв}) + 8\text{H}^+ + 2\text{NO}_3^- \rightarrow 3\text{Cu}^{2+} + 2\text{NO}(\text{г}) + 4\text{H}_2\text{O} $

7. Для превращения $ \text{HNO}_3 \rightarrow \text{N}_2\text{O} $: $ 4\text{Zn} + 10\text{HNO}_3(\text{оч. разб.}) \rightarrow 4\text{Zn}(\text{NO}_3)_2 + \text{N}_2\text{O} \uparrow + 5\text{H}_2\text{O} $
Полное ионное уравнение: $ 4\text{Zn}(\text{тв}) + 10\text{H}^+ + 10\text{NO}_3^- \rightarrow 4\text{Zn}^{2+} + 8\text{NO}_3^- + \text{N}_2\text{O}(\text{г}) + 5\text{H}_2\text{O} $
Сокращённое ионное уравнение: $ 4\text{Zn}(\text{тв}) + 10\text{H}^+ + 2\text{NO}_3^- \rightarrow 4\text{Zn}^{2+} + \text{N}_2\text{O}(\text{г}) + 5\text{H}_2\text{O} $

8. Для превращения $ \text{HNO}_3 \rightarrow \text{NH}_4\text{NO}_3 $: $ \text{NH}_3 + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{NH}_4\text{NO}_3 $
Полное ионное уравнение: $ \text{NH}_3 + \text{H}^+ + \text{NO}_3^- \rightarrow \text{NH}_4^+ + \text{NO}_3^- $
Сокращённое ионное уравнение: $ \text{NH}_3 + \text{H}^+ \rightarrow \text{NH}_4^+ $

9. $ \text{NH}_4\text{NO}_3 + \text{NaOH}(\text{р-р}) \xrightarrow{t^\circ} \text{NaNO}_3 + \text{NH}_3 \uparrow + \text{H}_2\text{O} $
Полное ионное уравнение: $ \text{NH}_4^+ + \text{NO}_3^- + \text{Na}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{Na}^+ + \text{NO}_3^- + \text{NH}_3(\text{г}) + \text{H}_2\text{O} $
Сокращённое ионное уравнение: $ \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{NH}_3(\text{г}) + \text{H}_2\text{O} $

Ответ: Уравнения реакций для данной цепочки превращений составлены.

Расстановка коэффициентов методом электронного баланса

1. Реакция обжига пирита (из цепочки "а"):
Схема реакции: $ \text{FeS}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{Fe}_2\text{O}_3 + \text{SO}_2 $
Степени окисления изменяют железо, сера и кислород: $ \text{Fe}^{+2}\text{S}_2^{-1} + \text{O}_2^0 \rightarrow \text{Fe}_2^{+3}\text{O}_3^{-2} + \text{S}^{+4}\text{O}_2^{-2} $
Составление электронного баланса:$ \begin{array}{c|c|l}\text{Fe}^{+2}\text{S}_2^{-1} - 11e^- \rightarrow \text{Fe}^{+3} + 2\text{S}^{+4} & 4 & \text{восстановитель, окисление} \\\text{O}_2^0 + 4e^- \rightarrow 2\text{O}^{-2} & 11 & \text{окислитель, восстановление}\end{array} $
Подставляем коэффициенты в уравнение и уравниваем продукты: $ 4\text{FeS}_2 + 11\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 + 8\text{SO}_2 $.

Ответ: $ 4\text{FeS}_2 + 11\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 + 8\text{SO}_2 $

2. Реакция каталитического окисления аммиака (из цепочки "б"):
Схема реакции: $ \text{NH}_3 + \text{O}_2 \rightarrow \text{NO} + \text{H}_2\text{O} $
Степени окисления изменяют азот и кислород: $ \text{N}^{-3}\text{H}_3^{+1} + \text{O}_2^0 \rightarrow \text{N}^{+2}\text{O}^{-2} + \text{H}_2^{+1}\text{O}^{-2} $
Составление электронного баланса:
$ \begin{array}{c|c|l}\text{N}^{-3} - 5e^- \rightarrow \text{N}^{+2} & 4 & \text{восстановитель, окисление} \\\text{O}_2^0 + 4e^- \rightarrow 2\text{O}^{-2} & 5 & \text{окислитель, восстановление}\end{array} $
Подставляем коэффициенты перед веществами, содержащими азот и кислород: $ 4\text{NH}_3 + 5\text{O}_2 \rightarrow 4\text{NO} + \text{H}_2\text{O} $.
Уравниваем количество атомов водорода: слева $ 4 \times 3 = 12 $, значит, справа перед $ \text{H}_2\text{O} $ ставим коэффициент 6.
Проверяем количество атомов кислорода: слева $ 5 \times 2 = 10 $, справа $ 4 \times 1 + 6 \times 1 = 10 $. Баланс достигнут.

Ответ: $ 4\text{NH}_3 + 5\text{O}_2 \rightarrow 4\text{NO} + 6\text{H}_2\text{O} $