Номер 7-38, страница 91 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

7-38. По данным схемам составьте схемы электронного баланса и уравнения окислительно-восстановительных реакций:

а) $Al + CuO \rightarrow Cu + Al_2O_3$

б) $NH_3 + O_2 \rightarrow NO + H_2O$

в) $MnO_2 + HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + H_2O$

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

а) Al + CuO → Cu + Al₂O₃

Определим степени окисления элементов до и после реакции. Алюминий как простое вещество имеет степень окисления $Al^{0}$, а в соединении $Al_{2}O_{3}$ его степень окисления $Al^{+3}$. Медь в оксиде $CuO$ имеет степень окисления $Cu^{+2}$, а как простое вещество — $Cu^{0}$.

Алюминий повышает свою степень окисления (окисляется), являясь восстановителем. Медь понижает свою степень окисления (восстанавливается), ион меди $Cu^{+2}$ является окислителем.

Составим схему электронного баланса:

$Al^{0} - 3e^{-} \rightarrow Al^{+3}$ | 2 | восстановитель, процесс окисления
$Cu^{+2} + 2e^{-} \rightarrow Cu^{0}$ | 3 | окислитель, процесс восстановления

Наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов (3 и 2) равно 6. Поэтому первую полуреакцию умножаем на 2, а вторую на 3. Эти множители являются коэффициентами в уравнении реакции.

Ответ: $2Al + 3CuO \rightarrow Al_{2}O_{3} + 3Cu$

б) NH₃ + O₂ → NO + H₂O

Определим степени окисления. Азот в аммиаке ($NH_{3}$) имеет степень окисления $N^{-3}$, а в оксиде азота(II) ($NO$) — $N^{+2}$. Кислород как простое вещество ($O_{2}$) имеет степень окисления $O^{0}$, а в соединениях ($NO$ и $H_{2}O$) — $O^{-2}$.

Азот окисляется (восстановитель), а кислород восстанавливается (окислитель).

Составим схему электронного баланса:

$N^{-3} - 5e^{-} \rightarrow N^{+2}$ | 4 | восстановитель, процесс окисления
$O_{2}^{0} + 4e^{-} \rightarrow 2O^{-2}$ | 5 | окислитель, процесс восстановления

Наименьшее общее кратное для 5 и 4 равно 20. Умножаем первую полуреакцию на 4, а вторую на 5. Расставляем коэффициенты в уравнении: 4 перед $NH_{3}$ и $NO$, 5 перед $O_{2}$. Затем уравниваем водород, ставя коэффициент 6 перед $H_{2}O$.

Ответ: $4NH_{3} + 5O_{2} \rightarrow 4NO + 6H_{2}O$

в) MnO₂ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

Определим степени окисления. Марганец в диоксиде ($MnO_{2}$) имеет степень окисления $Mn^{+4}$, а в хлориде марганца(II) ($MnCl_{2}$) — $Mn^{+2}$. Хлор в соляной кислоте ($HCl$) имеет степень окисления $Cl^{-1}$, а в простом веществе ($Cl_{2}$) — $Cl^{0}$. Часть ионов хлора не меняет степень окисления, входя в состав $MnCl_{2}$.

Марганец восстанавливается (окислитель), а часть ионов хлора окисляется (восстановитель).

Составим схему электронного баланса:

$Mn^{+4} + 2e^{-} \rightarrow Mn^{+2}$ | 1 | окислитель, процесс восстановления
$2Cl^{-1} - 2e^{-} \rightarrow Cl_{2}^{0}$ | 1 | восстановитель, процесс окисления

Число отданных и принятых электронов равно 2, поэтому коэффициенты перед марганцем и молекулярным хлором равны 1. Чтобы уравнять хлор, нужно 4 молекулы $HCl$ (2 на образование $MnCl_{2}$ и 2 на образование $Cl_{2}$). Затем уравниваем водород и кислород, ставя коэффициент 2 перед $H_{2}O$.

Ответ: $MnO_{2} + 4HCl \rightarrow MnCl_{2} + Cl_{2} + 2H_{2}O$

г) HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

Определим степени окисления. Медь как простое вещество имеет степень окисления $Cu^{0}$, а в нитрате меди(II) ($Cu(NO_{3})_{2}$) — $Cu^{+2}$. Азот в азотной кислоте ($HNO_{3}$) имеет степень окисления $N^{+5}$, а в оксиде азота(II) ($NO$) — $N^{+2}$. Часть ионов азота не меняет степень окисления, входя в состав $Cu(NO_{3})_{2}$.

Медь окисляется (восстановитель), а азот восстанавливается (окислитель).

Составим схему электронного баланса:

$Cu^{0} - 2e^{-} \rightarrow Cu^{+2}$ | 3 | восстановитель, процесс окисления
$N^{+5} + 3e^{-} \rightarrow N^{+2}$ | 2 | окислитель, процесс восстановления

Наименьшее общее кратное для 2 и 3 равно 6. Умножаем первую полуреакцию на 3, вторую на 2. Ставим коэффициент 3 перед $Cu$ и $Cu(NO_{3})_{2}$, и коэффициент 2 перед $NO$. Теперь считаем общее количество атомов азота в правой части: $3 \cdot 2 + 2 = 8$. Ставим коэффициент 8 перед $HNO_{3}$. Наконец, уравниваем водород, ставя коэффициент 4 перед $H_{2}O$.

Ответ: $3Cu + 8HNO_{3} \rightarrow 3Cu(NO_{3})_{2} + 2NO + 4H_{2}O$