Номер 3, страница 143 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

ч. II. § 39. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Глава 5. Химическая связь. Окислительно-восстановительные реакции - номер 3, страница 143.

3. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций, схемы которых приведены ниже. Укажите окислитель и восстановитель.

1) $HNO_3$ + $Cu$ $→$ $Cu(NO_3)_2$ + $NO$ + $H_2O$

2) $KMnO_4$ + $HCl$ $→$ $KCl$ + $MnCl_2$ + $Cl_2$ + $H_2O$

3) $NH_3$ + $PbO_2$ $→$ $N_2$ + $Pb$ + $H_2O$

1)

Дано:

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

Найти:

Коэффициенты в уравнении реакции, окислитель и восстановитель.

Решение:

Это окислительно-восстановительная реакция. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

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

Медь ($Cu$) повышает свою степень окисления с 0 до +2, она является восстановителем (отдает электроны). Азот ($N$) в составе азотной кислоты понижает степень окисления с +5 до +2, следовательно, азотная кислота ($HNO_3$) является окислителем (принимает электроны).

Составим электронный баланс:

$\overset{0}{Cu} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{Cu}$ | 3 (процесс окисления)

$\overset{+5}{N} + 3e^- \rightarrow \overset{+2}{N}$ | 2 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (2 и 3) равно 6. Отсюда находим коэффициенты: перед медью и ее соединениями ставим 3, а перед соединениями азота, в которых он изменил степень окисления, ставим 2.

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

Теперь уравняем количество атомов азота. Справа у нас $3 \cdot 2 + 2 = 8$ атомов азота. Значит, слева нужно взять 8 молекул $HNO_3$.

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

Наконец, уравняем количество атомов водорода и кислорода. Слева 8 атомов водорода, значит справа перед водой ставим коэффициент 4.

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

Проверим кислород: слева $8 \cdot 3 = 24$ атома, справа $3 \cdot 2 \cdot 3 + 2 + 4 = 18 + 2 + 4 = 24$ атома. Уравнение сбалансировано.

Окислитель: $HNO_3$ (за счет $N^{+5}$).

Восстановитель: $Cu$ (за счет $Cu^0$).

Ответ: $8HNO_3 + 3Cu = 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$. Окислитель — $HNO_3$, восстановитель — $Cu$.

2)

Дано:

$KMnO_4 + HCl \rightarrow KCl + MnCl_2 + Cl_2 + H_2O$

Найти:

Коэффициенты в уравнении реакции, окислитель и восстановитель.

Решение:

Определим степени окисления элементов:

$K\overset{+7}{Mn}O_4 + H\overset{-1}{Cl} \rightarrow KCl + \overset{+2}{Mn}Cl_2 + \overset{0}{Cl_2} + H_2O$

Марганец ($Mn$) понижает степень окисления с +7 до +2, значит $KMnO_4$ — окислитель. Хлор ($Cl$) повышает степень окисления с -1 до 0, значит $HCl$ — восстановитель.

Составим электронный баланс:

$\overset{+7}{Mn} + 5e^- \rightarrow \overset{+2}{Mn}$ | 2 (процесс восстановления)

$2\overset{-1}{Cl} - 2e^- \rightarrow \overset{0}{Cl_2}$ | 5 (процесс окисления)

Наименьшее общее кратное для 5 и 2 равно 10. Расставляем коэффициенты. Перед соединениями марганца ставим 2, перед молекулярным хлором ставим 5.

$2KMnO_4 + ?HCl \rightarrow ?KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + ?H_2O$

Уравняем калий (K): слева 2 атома, значит, справа перед $KCl$ ставим 2.

$2KMnO_4 + ?HCl \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + ?H_2O$

Уравняем хлор (Cl): справа $2 + 2 \cdot 2 + 5 \cdot 2 = 2 + 4 + 10 = 16$ атомов. Значит, слева перед $HCl$ ставим 16.

$2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + ?H_2O$

Уравняем водород (H): слева 16 атомов, значит, справа перед $H_2O$ ставим 8.

$2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + 8H_2O$

Проверим кислород (O): слева $2 \cdot 4 = 8$ атомов, справа $8 \cdot 1 = 8$ атомов. Уравнение сбалансировано.

Окислитель: $KMnO_4$ (за счет $Mn^{+7}$).

Восстановитель: $HCl$ (за счет $Cl^{-1}$).

Ответ: $2KMnO_4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + 8H_2O$. Окислитель — $KMnO_4$, восстановитель — $HCl$.

3)

Дано:

$NH_3 + PbO_2 \rightarrow N_2 + Pb + H_2O$

Найти:

Коэффициенты в уравнении реакции, окислитель и восстановитель.

Решение:

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$\overset{-3}{N}H_3 + \overset{+4}{Pb}O_2 \rightarrow \overset{0}{N_2} + \overset{0}{Pb} + H_2O$

Азот ($N$) повышает степень окисления с -3 до 0, следовательно, аммиак ($NH_3$) является восстановителем. Свинец ($Pb$) понижает степень окисления с +4 до 0, следовательно, диоксид свинца ($PbO_2$) является окислителем.

Составим электронный баланс:

$2\overset{-3}{N} - 6e^- \rightarrow \overset{0}{N_2}$ | 2 (процесс окисления)

$\overset{+4}{Pb} + 4e^- \rightarrow \overset{0}{Pb}$ | 3 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для 6 и 4 равно 12. Коэффициент для полуреакции окисления $12 / 6 = 2$. Коэффициент для полуреакции восстановления $12 / 4 = 3$.

Из баланса следует, что нужно взять $2 \cdot 2 = 4$ атома азота (т.е. 4 молекулы $NH_3$ и 2 молекулы $N_2$) и 3 атома свинца (т.е. 3 молекулы $PbO_2$ и 3 атома $Pb$).

$4NH_3 + 3PbO_2 \rightarrow 2N_2 + 3Pb + ?H_2O$

Уравняем водород и кислород. Слева $4 \cdot 3 = 12$ атомов водорода и $3 \cdot 2 = 6$ атомов кислорода. Чтобы получить их справа, нужно взять 6 молекул воды ($6H_2O$).

$4NH_3 + 3PbO_2 \rightarrow 2N_2 + 3Pb + 6H_2O$

Проверим уравнение. N: 4=4; H: 12=12; Pb: 3=3; O: 6=6. Уравнение сбалансировано.

Окислитель: $PbO_2$ (за счет $Pb^{+4}$).

Восстановитель: $NH_3$ (за счет $N^{-3}$).

Ответ: $4NH_3 + 3PbO_2 = 2N_2 + 3Pb + 6H_2O$. Окислитель — $PbO_2$, восстановитель — $NH_3$.