Номер B, страница 76 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Укажите окислитель и восстановитель в следующих реакциях:

a) $Br_2 + KI \rightarrow KBr + I_2$;

б) $Br_2 + Cl_2 + H_2o \rightarrow HCl + HBrO_3$.

2. Может ли молекула одного вещества быть и окислителем, и восстановителем? Найдите ответ на этот вопрос, выполнив следующее задание: расставьте коэффициенты в ОВР, определите окислитель и восстановитель.

a) $NO_2 + NaOH \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3 + H_2O$

б) $Cl_2 + NaOH \rightarrow NaCl + NaClo + H_2O$

3. Составьте полные уравнения реакций:

a) $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 +$

б) $Cu + AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 +$

Назовите окислитель и восстановитель в ОВР.

1. Укажите окислитель и восстановитель в следующих реакциях:

а) $Br_2 + 2KI \rightarrow 2KBr + I_2$

Решение

Определим степени окисления элементов в реакции:

$Br_2^0 + K^{+}I^{-1} \rightarrow K^{+}Br^{-1} + I_2^0$

Бром ($Br$) изменяет степень окисления с 0 на -1. Атом брома принимает один электрон, следовательно, $Br_2$ является окислителем.

$Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1}$ (окислитель, процесс восстановления)

Иод ($I$) в составе иодида калия изменяет степень окисления с -1 на 0. Ион иода отдает один электрон, следовательно, $KI$ (ион $I^{-1}$) является восстановителем.

$2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0$ (восстановитель, процесс окисления)

Ответ: Окислитель — $Br_2$ (бром), восстановитель — $KI$ (иодид калия).

б) $Br_2 + 5Cl_2 + 6H_2O \rightarrow 10HCl + 2HBrO_3$

Решение

Сначала необходимо уравнять реакцию. Определим степени окисления элементов:

$Br_2^0 + Cl_2^0 + H_2^{+1}O^{-2} \rightarrow H^{+1}Cl^{-1} + H^{+1}Br^{+5}O_3^{-2}$

Бром ($Br$) изменяет степень окисления с 0 на +5, он отдает электроны и является восстановителем.

$Br_2^0 - 10e^- \rightarrow 2Br^{+5}$ (восстановитель, процесс окисления)

Хлор ($Cl$) изменяет степень окисления с 0 на -1, он принимает электроны и является окислителем.

$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ (окислитель, процесс восстановления)

Для баланса электронов, вторую полуреакцию умножаем на 5.

$1 \ | \ Br_2^0 - 10e^- \rightarrow 2Br^{+5}$

$5 \ | \ Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$

Суммируем: $Br_2 + 5Cl_2 \rightarrow 2Br^{+5} + 10Cl^{-1}$.

Подставляем коэффициенты в уравнение реакции: $Br_2 + 5Cl_2 + H_2O \rightarrow 10HCl + 2HBrO_3$.

В правой части 12 атомов водорода (10 в $HCl$ и 2 в $HBrO_3$) и 6 атомов кислорода. Чтобы уравнять, ставим коэффициент 6 перед $H_2O$ в левой части.

Итоговое уравнение: $Br_2 + 5Cl_2 + 6H_2O \rightarrow 10HCl + 2HBrO_3$.

Ответ: Окислитель — $Cl_2$ (хлор), восстановитель — $Br_2$ (бром).

2. Может ли молекула одного вещества быть и окислителем, и восстановителем?

Да, может. Такие реакции, в которых один и тот же элемент выступает и в роли окислителя, и в роли восстановителя, называются реакциями диспропорционирования (или самоокисления-самовосстановления). В них атомы одного элемента, находящиеся в промежуточной степени окисления, одновременно и повышают, и понижают её.

а) $2NO_2 + 2NaOH \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3 + H_2O$

Решение

Определим степени окисления азота:

В $NO_2$ степень окисления азота $N^{+4}$.

В продуктах реакции образуются нитрит натрия $NaNO_2$, где у азота степень окисления $N^{+3}$, и нитрат натрия $NaNO_3$, где у азота степень окисления $N^{+5}$.

Процессы окисления-восстановления:

$N^{+4} + 1e^- \rightarrow N^{+3}$ (восстановление, $NO_2$ — окислитель)

$N^{+4} - 1e^- \rightarrow N^{+5}$ (окисление, $NO_2$ — восстановитель)

Так как число принятых и отданных электронов одинаково (1), коэффициенты перед $NaNO_2$ и $NaNO_3$ равны 1. Для этого требуется 2 молекулы $NO_2$. Уравняем натрий (нужно 2 $NaOH$) и затем водород и кислород, что приводит к сбалансированному уравнению $2NO_2 + 2NaOH \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3 + H_2O$.

Ответ: Окислителем и восстановителем является $NO_2$ (оксид азота(IV)).

б) $Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$

Решение

Определим степени окисления хлора:

В $Cl_2$ степень окисления хлора $Cl^0$.

В продуктах реакции образуются хлорид натрия $NaCl$, где у хлора степень окисления $Cl^{-1}$, и гипохлорит натрия $NaClO$, где у хлора степень окисления $Cl^{+1}$.

Процессы окисления-восстановления:

$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ (восстановление, $Cl_2$ — окислитель)

$Cl_2^0 - 2e^- \rightarrow 2Cl^{+1}$ (окисление, $Cl_2$ — восстановитель)

Число принятых и отданных электронов одинаково (2), поэтому коэффициенты перед $NaCl$ и $NaClO$ равны 1. Уравняем натрий (нужно 2 $NaOH$), а затем водород и кислород: $Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$.

Ответ: Окислителем и восстановителем является $Cl_2$ (хлор).

3. Составьте полные уравнения реакций: Назовите окислитель и восстановитель в ОВР.

а) $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2$

Решение

Полное уравнение реакции замещения: $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$.

Определим степени окисления:

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

Железо ($Fe$) повышает степень окисления с 0 до +2, оно окисляется и является восстановителем.

$Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{+2}$ (восстановитель)

Водород ($H$) понижает степень окисления с +1 до 0, он восстанавливается. Окислителем являются ионы водорода $H^+$ в составе серной кислоты.

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (окислитель)

Уравнение сбалансировано.

Ответ: Полное уравнение: $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2$. Окислитель — $H_2SO_4$ (за счет $H^{+1}$), восстановитель — $Fe$.

б) $Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag$

Решение

Медь, как более активный металл, чем серебро, вытесняет его из раствора соли. Полное уравнение реакции: $Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag\downarrow$.

Определим степени окисления:

$Cu^0 + Ag^{+1}N^{+5}O_3^{-2} \rightarrow Cu^{+2}(N^{+5}O_3^{-2})_2 + Ag^0$

Медь ($Cu$) повышает степень окисления с 0 до +2, она окисляется и является восстановителем.

$Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2}$ (восстановитель)

Серебро ($Ag$) понижает степень окисления с +1 до 0, оно восстанавливается. Окислителем являются ионы серебра $Ag^+$ в составе нитрата серебра.

$Ag^{+1} + 1e^- \rightarrow Ag^0$ (окислитель)

Для баланса электронов вторую полуреакцию нужно умножить на 2. Это приводит к сбалансированному уравнению: $Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag$.

Ответ: Полное уравнение: $Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag$. Окислитель — $AgNO_3$ (за счет $Ag^{+1}$), восстановитель — $Cu$.