Страница 70 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. Запишите правую часть уравнения химической реакции и расставьте коэффициенты:

$Cu + O_2 =$

Дано:

Заданы реагенты химической реакции: медь ($Cu$) и кислород ($O_2$).

Левая часть уравнения: $Cu + O_2$

Найти:

Записать правую часть уравнения (продукты реакции) и расставить стехиометрические коэффициенты для его балансировки.

Решение:

Перед нами реакция соединения, в которой металл (медь) взаимодействует с кислородом. Такие реакции относятся к реакциям окисления. В результате взаимодействия меди с кислородом (обычно при нагревании) образуется оксид меди. Медь может проявлять степени окисления +1 и +2, образуя соответственно оксид меди(I) ($Cu_2O$) и оксид меди(II) ($CuO$). В большинстве случаев, особенно при достаточном количестве кислорода, образуется более устойчивый оксид меди(II) ($CuO$) черного цвета.

1. Запишем схему реакции, подставив в правую часть формулу оксида меди(II):

$Cu + O_2 \rightarrow CuO$

2. Теперь необходимо уравнять число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения, то есть расставить коэффициенты. Посчитаем количество атомов:

Слева: 1 атом $Cu$, 2 атома $O$.

Справа: 1 атом $Cu$, 1 атом $O$.

3. Видим, что количество атомов кислорода не совпадает. Слева их 2, а справа 1. Чтобы уравнять кислород, поставим коэффициент 2 перед формулой $CuO$ в правой части:

$Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$

4. Пересчитаем атомы после этого изменения:

Слева: 1 атом $Cu$, 2 атома $O$.

Справа: 2 атома $Cu$ ($2 \times 1$), 2 атома $O$ ($2 \times 1$).

5. Теперь количество атомов кислорода одинаково, но количество атомов меди разное. Слева 1 атом, справа 2. Чтобы уравнять медь, поставим коэффициент 2 перед $Cu$ в левой части:

$2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$

6. Выполним финальную проверку:

Слева: 2 атома $Cu$, 2 атома $O$.

Справа: 2 атома $Cu$, 2 атома $O$.

Число атомов всех элементов в левой и правой частях уравнения равно. Реакция уравнена.

Ответ: $2Cu + O_2 = 2CuO$

5. Составьте формулу продукта реакции по известным валентностям элементов и расставьте коэффициенты в схеме реакции:

a) $Fe + Cl_2 \to \overset{III}{Fe}\overset{I}{Cl}$

б) $Na + N_2 \to \overset{I}{Na}\overset{III}{N}$

в) $Fe_2O_3 + Al \to \overset{III}{Al}\overset{II}{O} + Fe$

а)

Дано:

Схема реакции: $Fe + Cl_2 \rightarrow FeCl$.

Валентности элементов в продукте: Железо (Fe) - III, Хлор (Cl) - I.

Найти:

Составить правильную формулу продукта и сбалансировать уравнение реакции.

Решение:

1. Сначала определим правильную формулу продукта — хлорида железа. Валентность железа равна III, а хлора — I. Для нахождения индексов элементов в формуле бинарного соединения найдем наименьшее общее кратное (НОК) их валентностей: НОК(3, 1) = 3. Затем разделим НОК на валентность каждого элемента, чтобы найти его индекс: для Fe индекс равен $3 / 3 = 1$; для Cl индекс равен $3 / 1 = 3$. Таким образом, правильная формула продукта — $FeCl_3$.

2. Теперь запишем схему реакции с правильной формулой продукта и расставим коэффициенты: $Fe + Cl_2 \rightarrow FeCl_3$.

Начнем уравнивать с хлора. Слева 2 атома Cl, справа — 3. НОК(2, 3) = 6. Чтобы получить 6 атомов хлора с обеих сторон, ставим коэффициент 3 перед $Cl_2$ и 2 перед $FeCl_3$: $Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$.

Теперь уравняем железо. Справа стало 2 атома Fe, а слева — 1. Ставим коэффициент 2 перед Fe: $2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$.

Проверка: слева 2 атома Fe, $3 \times 2 = 6$ атомов Cl. Справа $2 \times 1 = 2$ атома Fe, $2 \times 3 = 6$ атомов Cl. Число атомов каждого элемента слева и справа равно. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$.

б)

Дано:

Схема реакции: $Na + N_2 \rightarrow NaN$.

Валентности элементов в продукте: Натрий (Na) - I, Азот (N) - III.

Найти:

Составить правильную формулу продукта и сбалансировать уравнение реакции.

Решение:

1. Определим формулу продукта — нитрида натрия. Валентность натрия — I, азота — III. НОК(1, 3) = 3. Индекс для Na: $3 / 1 = 3$. Индекс для N: $3 / 3 = 1$. Правильная формула продукта — $Na_3N$.

2. Запишем схему реакции с правильной формулой и уравняем ее: $Na + N_2 \rightarrow Na_3N$.

Начнем с азота. Слева 2 атома N, справа — 1. Ставим коэффициент 2 перед $Na_3N$: $Na + N_2 \rightarrow 2Na_3N$.

Теперь уравняем натрий. Справа стало $2 \times 3 = 6$ атомов Na, слева — 1. Ставим коэффициент 6 перед Na: $6Na + N_2 \rightarrow 2Na_3N$.

Проверка: слева 6 атомов Na, 2 атома N. Справа $2 \times 3 = 6$ атомов Na, $2 \times 1 = 2$ атома N. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $6Na + N_2 \rightarrow 2Na_3N$.

в)

Дано:

Схема реакции: $Fe_2O_3 + Al \rightarrow AlO + Fe$.

Валентности элементов в продукте оксиде алюминия: Алюминий (Al) - III, Кислород (O) - II.

Найти:

Составить правильную формулу продукта и сбалансировать уравнение реакции.

Решение:

1. Определим формулу продукта — оксида алюминия. Валентность алюминия — III, кислорода — II. НОК(3, 2) = 6. Индекс для Al: $6 / 3 = 2$. Индекс для O: $6 / 2 = 3$. Правильная формула продукта — $Al_2O_3$.

2. Запишем схему реакции с правильными формулами и расставим коэффициенты: $Fe_2O_3 + Al \rightarrow Al_2O_3 + Fe$.

Слева 2 атома Fe, справа — 1. Ставим коэффициент 2 перед Fe: $Fe_2O_3 + Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$.

Слева 1 атом Al, справа — 2. Ставим коэффициент 2 перед Al: $Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$.

Проверим кислород: слева 3 атома O, справа 3 атома O. Кислород сбалансирован.

Проверка: слева 2 атома Fe, 3 атома O, 2 атома Al. Справа 2 атома Al, 3 атома O, 2 атома Fe. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$.

6. В живых организмах при окислении (взаимодействии с кислородом $O_2$) глюкозы $C_6H_{12}O_6$ выделяется необходимая для жизнедеятельности энергия. Напишите уравнение этой реакции, если известно, что в итоге образуются углекислый газ $CO_2$ и вода $H_2O$.

Процесс окисления глюкозы ($C_6H_{12}O_6$) в живых организмах, также известный как клеточное дыхание, является ключевым источником энергии. В этой реакции глюкоза взаимодействует с кислородом ($O_2$), образуя в качестве конечных продуктов углекислый газ ($CO_2$) и воду ($H_2O$).

Решение

Чтобы составить уравнение химической реакции, необходимо записать формулы исходных веществ (реагентов) в левой части и формулы продуктов реакции в правой части, а затем уравнять число атомов каждого элемента с помощью стехиометрических коэффициентов, следуя закону сохранения массы.

1. Запишем схему реакции с указанными реагентами и продуктами:
$C_6H_{12}O_6 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

2. Начнём уравнивать с атомов углерода (C). В молекуле глюкозы ($C_6H_{12}O_6$) содержится 6 атомов углерода. Чтобы уравнять их количество, поставим коэффициент 6 перед формулой углекислого газа ($CO_2$):
$C_6H_{12}O_6 + O_2 \rightarrow 6CO_2 + H_2O$

3. Далее уравняем атомы водорода (H). В молекуле глюкозы их 12. В молекуле воды ($H_2O$) — 2 атома водорода. Чтобы в правой части тоже было 12 атомов водорода, нужно взять 6 молекул воды ($6 \times 2 = 12$). Поставим коэффициент 6 перед $H_2O$:
$C_6H_{12}O_6 + O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O$

4. Последним шагом уравняем атомы кислорода (O). Сначала посчитаем их количество в правой части уравнения: в 6 молекулах $CO_2$ находится $6 \times 2 = 12$ атомов кислорода, и в 6 молекулах $H_2O$ — $6 \times 1 = 6$ атомов кислорода. Итого в правой части $12 + 6 = 18$ атомов кислорода.

Теперь сбалансируем кислород в левой части. В молекуле глюкозы уже есть 6 атомов кислорода. Значит, из молекул $O_2$ нам необходимо получить недостающие $18 - 6 = 12$ атомов. Так как каждая молекула $O_2$ содержит 2 атома кислорода, нам понадобится $12 / 2 = 6$ молекул $O_2$. Ставим коэффициент 6 перед $O_2$:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O$

5. Проверим баланс атомов для всех элементов:
Слева: C - 6; H - 12; O - $6 + 6 \times 2 = 18$.
Справа: C - 6; H - $6 \times 2 = 12$; O - $6 \times 2 + 6 \times 1 = 18$.
Число атомов каждого элемента в левой и правой частях совпадает. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O$

1. В схеме реакции между оксидом железа(III) и соляной кислотой:

$Fe_2O_3 + HCl \rightarrow FeCl_3 + H_2O$

перед формулой образующейся соли нужно поставить коэффициент

1) 1

2) 2

3) 3

4) 6

Для решения этой задачи необходимо уравнять химическую реакцию, то есть расставить стехиометрические коэффициенты так, чтобы число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения было одинаковым.

Дано:

Схема реакции взаимодействия оксида железа(III) с соляной кислотой:

$Fe_2O_3 + HCl \rightarrow FeCl_3 + H_2O$

Найти:

Коэффициент перед формулой образующейся соли ($FeCl_3$).

Решение:

Уравняем реакцию пошагово:

1. Баланс атомов железа (Fe). В левой части уравнения в молекуле $Fe_2O_3$ содержится 2 атома железа. В правой части в молекуле $FeCl_3$ — 1 атом железа. Для уравнивания поставим коэффициент 2 перед $FeCl_3$:

$Fe_2O_3 + HCl \rightarrow 2FeCl_3 + H_2O$

2. Баланс атомов хлора (Cl). После первого шага в правой части уравнения стало $2 \times 3 = 6$ атомов хлора. В левой части в молекуле $HCl$ — 1 атом хлора. Чтобы уравнять, поставим коэффициент 6 перед $HCl$:

$Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + H_2O$

3. Баланс атомов водорода (H) и кислорода (O). В левой части теперь 6 атомов водорода (в $6HCl$) и 3 атома кислорода (в $Fe_2O_3$). В правой части нужно уравнять их, поставив коэффициент перед $H_2O$. Для баланса 6 атомов водорода, ставим коэффициент 3 перед $H_2O$, так как $3 \times 2 = 6$.

$Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$

Проверим баланс атомов кислорода. Слева 3 атома, справа в $3H_2O$ также $3 \times 1 = 3$ атома. Все элементы уравновешены.

Итоговое уравнение реакции:

$Fe_2O_3 + 6HCl = 2FeCl_3 + 3H_2O$

Образующаяся в реакции соль — хлорид железа(III) ($FeCl_3$). Коэффициент перед её формулой равен 2.

Ответ: 2

2. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между фосфором и кислородом равна

1) 7

2) 9

3) 11

4) 13

Решение

Для того чтобы найти сумму коэффициентов, необходимо сначала составить и уравнять уравнение химической реакции между фосфором и кислородом.

Фосфор ($P$) реагирует с кислородом ($O_2$). В общем случае, при горении фосфора на воздухе (в избытке кислорода) образуется его высший оксид — оксид фосфора(V) с формулой $P_2O_5$.

Запишем схему реакции:
$P + O_2 \rightarrow P_2O_5$

Теперь необходимо расставить коэффициенты, чтобы количество атомов каждого элемента слева и справа было одинаковым (уравнять реакцию).

1. Начнем с уравнивания атомов кислорода. Слева в молекуле $O_2$ 2 атома, а справа в $P_2O_5$ — 5 атомов. Наименьшее общее кратное для чисел 2 и 5 равно 10. Чтобы получить 10 атомов кислорода с обеих сторон, поставим коэффициент 5 перед $O_2$ и коэффициент 2 перед $P_2O_5$:
   $P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$
2. Теперь уравняем атомы фосфора. Справа после добавления коэффициента стало $2 \times 2 = 4$ атома фосфора. Следовательно, слева перед $P$ нужно поставить коэффициент 4.
   $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

Проверим баланс атомов:

• Фосфор (P): слева 4 атома, справа $2 \times 2 = 4$ атома.
• Кислород (O): слева $5 \times 2 = 10$ атомов, справа $2 \times 5 = 10$ атомов.

Уравнение сбалансировано.

Теперь найдем сумму всех коэффициентов в полученном уравнении: коэффициент перед фосфором (4), перед кислородом (5) и перед оксидом фосфора(V) (2).
Сумма коэффициентов = $4 + 5 + 2 = 11$.

Этот результат соответствует варианту ответа 3).

Примечание: При недостатке кислорода может образовываться оксид фосфора(III) ($P_2O_3$), и уравнение реакции будет $4P + 3O_2 \rightarrow 2P_2O_3$. Сумма коэффициентов в этом случае равна $4 + 3 + 2 = 9$ (вариант 2). Однако, если условия не оговорены, по умолчанию рассматривается реакция с образованием высшего оксида.

Ответ: 11