Страница 134 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. С помощью метода электронного баланса составьте уравнение химической реакции, схема которой

$ Cu + HNO_3(\text{конц}.) \to Cu(NO_3)_2 + NO_2\uparrow + H_2O $

Укажите окислитель и восстановитель в этом процессе.

Определите массу меди, необходимой для получения 11,2 л (н. у.) оксида азота(IV).

С помощью метода электронного баланса составьте уравнение химической реакции

1. Определим степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции:

$Cu^0 + H^{+1}N^{+5}O^{-2}_3 \rightarrow Cu^{+2}(N^{+5}O^{-2}_3)_2 + N^{+4}O^{-2}_2 + H^{+1}_2O^{-2}$

Свои степени окисления изменяют медь и азот.

2. Составим электронный баланс для элементов, изменивших степень окисления:

$Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2}$ | 1 (процесс окисления)

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 2 (процесс восстановления)

3. Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (2 и 1) равно 2. Домножаем первую полуреакцию на 1, а вторую на 2, чтобы уравнять число электронов.

4. Расставим полученные коэффициенты в схеме реакции. Коэффициент 1 перед веществами, содержащими $Cu$, и коэффициент 2 перед веществом, содержащим $N^{+4}$ ($NO_2$):

$1Cu + HNO_3 \rightarrow 1Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + H_2O$

5. Уравняем остальные атомы. В правой части уравнения 4 атома азота (2 в $Cu(NO_3)_2$ и 2 в $2NO_2$), следовательно, перед $HNO_3$ в левой части ставим коэффициент 4:

$Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + H_2O$

6. В левой части теперь 4 атома водорода, поэтому в правой части перед $H_2O$ ставим коэффициент 2:

$Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O$

7. Проверяем баланс атомов кислорода: слева $4 \times 3 = 12$, справа $(3 \times 2) + (2 \times 2) + 2 = 6 + 4 + 2 = 12$. Баланс соблюден.

Ответ: $Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$.

Укажите окислитель и восстановитель в этом процессе

Восстановитель – это атом, молекула или ион, который отдает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции. В данной реакции медь ($Cu^0$) отдает 2 электрона, повышая свою степень окисления до +2. Следовательно, медь является восстановителем.

Окислитель – это атом, молекула или ион, который принимает электроны. В данной реакции азот ($N^{+5}$) в составе азотной кислоты принимает 1 электрон, понижая свою степень окисления до +4. Следовательно, азотная кислота ($HNO_3$) является окислителем.

Ответ: Окислитель — $HNO_3$ (за счет $N^{+5}$), восстановитель — $Cu$.

Определите массу меди, необходимой для получения 11,2 л (н. у.) оксида азота(IV)

Дано:

$V(NO_2) = 11,2 \text{ л}$ (н. у.)

Найти:

$m(Cu) - ?$

Решение:

1. Используем сбалансированное уравнение реакции:

$Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O$

2. Найдем количество вещества оксида азота(IV) ($NO_2$), зная, что молярный объем любого газа при нормальных условиях ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$n(NO_2) = \frac{V(NO_2)}{V_m} = \frac{11,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

3. Согласно уравнению реакции, на 1 моль меди ($Cu$) образуется 2 моль оксида азота(IV) ($NO_2$). Составим пропорцию для нахождения количества вещества меди:

$\frac{n(Cu)}{1} = \frac{n(NO_2)}{2}$

$n(Cu) = \frac{1}{2} n(NO_2) = \frac{1}{2} \times 0,5 \text{ моль} = 0,25 \text{ моль}$

4. Вычислим массу меди, зная ее количество вещества и молярную массу ($M(Cu) \approx 64$ г/моль).

$m(Cu) = n(Cu) \times M(Cu) = 0,25 \text{ моль} \times 64 \text{ г/моль} = 16 \text{ г}$

Ответ: 16 г.