Номер 7-41, страница 91 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

7-41. По данным схемам составьте схемы электронного баланса и уравнения окислительно-восстановительных реакций:

а) $Fe_2O_3 + H_2 \rightarrow H_2O + Fe$

б) $Na_2SO_3 + O_2 \rightarrow Na_2SO_4$

в) $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + S + H_2O$

а) $Fe_2O_3 + H_2 \rightarrow H_2O + Fe$

Решение

1. Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах, чтобы выявить элементы, изменившие их.

$Fe_2^{+3}O_3^{-2} + H_2^0 \rightarrow H_2^{+1}O^{-2} + Fe^0$

Степень окисления изменяют железо (с +3 до 0) и водород (с 0 до +1).

2. Составим схему электронного баланса. Железо принимает электроны, его степень окисления понижается, следовательно, $Fe^{+3}$ – окислитель (подвергается восстановлению). Водород отдает электроны, его степень окисления повышается, следовательно, $H_2^0$ – восстановитель (подвергается окислению).

$Fe^{+3} + 3e^{-} \rightarrow Fe^{0}$ | 2 | 6
$H_2^{0} - 2e^{-} \rightarrow 2H^{+1}$ | 3 | 6

Для баланса электронов, число отданных электронов должно быть равно числу принятых. Наименьшее общее кратное для 3 и 2 равно 6. Поэтому первую полуреакцию умножаем на 2, а вторую на 3.

3. Используя найденные коэффициенты, составим уравнение реакции. Коэффициент 2 относится к железу, а 3 – к водороду. Так как в молекуле $Fe_2O_3$ уже два атома железа, перед ней коэффициент равен 1. Перед простым веществом $Fe$ ставим коэффициент 2. Перед $H_2$ ставим 3. Чтобы уравнять атомы водорода, перед $H_2O$ также ставим коэффициент 3.

$Fe_2O_3 + 3H_2 = 2Fe + 3H_2O$

Проверим баланс атомов кислорода: слева 3 атома в $Fe_2O_3$, справа 3 атома в $3H_2O$. Баланс соблюден, уравнение составлено верно.

Ответ:

Схема электронного баланса:

$Fe^{+3} + 3e^{-} \rightarrow Fe^{0}$ | 2 (окислитель, процесс восстановления)
$H_2^{0} - 2e^{-} \rightarrow 2H^{+1}$ | 3 (восстановитель, процесс окисления)

Уравнение реакции:

$Fe_2O_3 + 3H_2 = 2Fe + 3H_2O$

б) $Na_2SO_3 + O_2 \rightarrow Na_2SO_4$

Решение

1. Определим степени окисления элементов:

$Na_2^{+1}S^{+4}O_3^{-2} + O_2^0 \rightarrow Na_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2}$

Степень окисления изменяют сера (с +4 до +6) и кислород (с 0 до -2).

2. Составим схему электронного баланса. Сера повышает степень окисления, является восстановителем ($S^{+4}$). Кислород понижает степень окисления, является окислителем ($O_2^0$).

$S^{+4} - 2e^{-} \rightarrow S^{+6}$ | 2 | 4
$O_2^{0} + 4e^{-} \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 | 4

Наименьшее общее кратное для 2 и 4 равно 4. Умножаем первую полуреакцию на 2, вторую на 1.

3. Поставим коэффициенты в уравнение. Коэффициент 2 относится к сере, поэтому ставим его перед веществами, содержащими серу: $Na_2SO_3$ и $Na_2SO_4$. Коэффициент 1 относится к молекулярному кислороду $O_2$ (не пишется).

$2Na_2SO_3 + O_2 = 2Na_2SO_4$

Проверим баланс всех атомов. Na: $2 \times 2 = 4$ слева, $2 \times 2 = 4$ справа. S: 2 слева, 2 справа. O: $2 \times 3 + 2 = 8$ слева, $2 \times 4 = 8$ справа. Уравнение составлено верно.

Ответ:

Схема электронного баланса:

$S^{+4} - 2e^{-} \rightarrow S^{+6}$ | 2 (восстановитель, процесс окисления)
$O_2^{0} + 4e^{-} \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 (окислитель, процесс восстановления)

Уравнение реакции:

$2Na_2SO_3 + O_2 = 2Na_2SO_4$

в) $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + S + H_2O$

Решение

1. Определим степени окисления элементов:

$Zn^0 + H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} \rightarrow Zn^{+2}S^{+6}O_4^{-2} + S^0 + H_2^{+1}O^{-2}$

Степень окисления изменяют цинк (с 0 до +2) и сера (с +6 до 0). Обратите внимание, что часть серы из серной кислоты не меняет степень окисления, переходя в сульфат цинка $ZnSO_4$.

2. Составим схему электронного баланса. Цинк является восстановителем, а серная кислота (за счет $S^{+6}$) – окислителем.

$Zn^0 - 2e^{-} \rightarrow Zn^{+2}$ | 3 | 6
$S^{+6} + 6e^{-} \rightarrow S^0$ | 1 | 6

Наименьшее общее кратное для 2 и 6 равно 6. Умножаем первую полуреакцию на 3, вторую на 1.

3. Поставим коэффициенты в уравнение. Коэффициент 3 относится к цинку, поэтому ставим его перед $Zn$ и $ZnSO_4$. Коэффициент 1 относится к сере, восстановленной до $S^0$. Теперь посчитаем общее количество атомов серы в правой части уравнения: 3 атома в $3ZnSO_4$ и 1 атом в $S$, итого 4 атома. Следовательно, перед $H_2SO_4$ в левой части нужно поставить коэффициент 4. Теперь уравняем водород: слева $4 \times 2 = 8$ атомов H, значит, справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 4.

$3Zn + 4H_2SO_4 = 3ZnSO_4 + S + 4H_2O$

Проверим баланс кислорода: слева $4 \times 4 = 16$ атомов, справа $3 \times 4$ (в $ZnSO_4$) + 4 (в $H_2O$) = $12 + 4 = 16$ атомов. Уравнение составлено верно.

Ответ:

Схема электронного баланса:

$Zn^{0} - 2e^{-} \rightarrow Zn^{+2}$ | 3 (восстановитель, процесс окисления)
$S^{+6} + 6e^{-} \rightarrow S^{0}$ | 1 (окислитель, процесс восстановления)

Уравнение реакции:

$3Zn + 4H_2SO_4 = 3ZnSO_4 + S + 4H_2O$