Номер C, страница 77 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. Определите вещества А и В, подберите коэффициенты в ОВР методом электронного баланса.

$\ce{S + O2 -> A ->[+NaOH, -H2O] B ->[+O2] Na2SO4}$

2. Определите вещества А, В, С, D и подберите коэффициенты в ОВР методом электронного баланса.

$\ce{I2 + H2 -> A ->[+NaOH, -H2O] B ->[+Cl2] C + D}$

3. Рассчитайте массу восстановителя, необходимого для получения 6,72 л водорода (н.у.), по уравнению:

$Zn + H_2SO_{4 \text{ разб.}} \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

1. Определите вещества А и В, подберите коэффициенты в ОВР методом электронного баланса.

Сначала определим вещества А и В, следуя цепочке превращений.

1. Реакция горения серы в кислороде:

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

Вещество А — это диоксид серы (сернистый газ) $SO_2$.

2. Реакция кислотного оксида $SO_2$ с щелочью $NaOH$:

$SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

Вещество B — это сульфит натрия $Na_2SO_3$.

3. Окисление сульфита натрия кислородом с образованием сульфата натрия $Na_2SO_4$. Это окислительно-восстановительная реакция (ОВР), для которой нужно подобрать коэффициенты.

$Na_2SO_3 + O_2 \rightarrow Na_2SO_4$

Составим электронный баланс:

$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ | 2 | окисление, $S^{+4}$ (в $Na_2SO_3$) - восстановитель

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 | восстановление, $O_2$ - окислитель

Наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов равно 4. Расставляем коэффициенты в уравнении:

$2Na_2SO_3 + O_2 \rightarrow 2Na_2SO_4$

Ответ: Вещество А — $SO_2$ (диоксид серы). Вещество B — $Na_2SO_3$ (сульфит натрия). Уравнение ОВР: $2Na_2SO_3 + O_2 \rightarrow 2Na_2SO_4$.

2. Определите вещества А, В, С, D и подберите коэффициенты в ОВР методом электронного баланса.

Определим вещества А, B, C и D по цепочке реакций.

1. Реакция соединения иода и водорода:

$I_2 + H_2 \rightarrow 2HI$

Вещество А — это иодоводород $HI$.

2. Реакция нейтрализации кислоты $HI$ щелочью $NaOH$:

$HI + NaOH \rightarrow NaI + H_2O$

Вещество B — это иодид натрия $NaI$.

3. Реакция замещения, в которой более активный галоген (хлор) вытесняет менее активный (иод) из его соли. Это ОВР.

$NaI + Cl_2 \rightarrow C + D$

Продуктами реакции являются хлорид натрия и свободный иод. Следовательно, вещества C и D — это $NaCl$ и $I_2$.

Составим электронный баланс для реакции $NaI + Cl_2 \rightarrow NaCl + I_2$:

$2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0$ | 1 | окисление, $I^{-1}$ (в $NaI$) - восстановитель

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

Количество отданных и принятых электронов равно 2. Расставляем коэффициенты:

$2NaI + Cl_2 \rightarrow 2NaCl + I_2$

Ответ: Вещество А — $HI$ (иодоводород). Вещество B — $NaI$ (иодид натрия). Вещества C и D — $NaCl$ (хлорид натрия) и $I_2$ (иод). Уравнение ОВР: $2NaI + Cl_2 \rightarrow 2NaCl + I_2$.

3. Рассчитайте массу восстановителя, необходимого для получения 6,72 л водорода (н.у.), по уравнению: $Zn + H_2SO_{4 \text{ разб.}} \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$.

Дано:

$V(H_2) = 6.72$ л

Условия: н.у. (нормальные условия)

Уравнение реакции: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2$

Перевод в систему СИ:

$V(H_2) = 6.72 \text{ л} = 6.72 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

$m(\text{восстановителя}) - ?$

Решение:

1. Определим восстановитель в данной реакции. Для этого расставим степени окисления:

$Zn^0 + H_2^{+1}SO_4^{-2} \rightarrow Zn^{+2}SO_4^{-2} + H_2^0$

Цинк ($Zn$) отдает электроны и повышает свою степень окисления с 0 до +2. Следовательно, цинк является восстановителем.

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$

Водород ($H$) принимает электроны и понижает свою степень окисления с +1 до 0, следовательно, серная кислота ($H_2SO_4$) является окислителем.

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

Таким образом, нам нужно найти массу цинка $m(Zn)$.

2. Найдем количество вещества (моль) водорода, используя молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m = 22.4$ л/моль):

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{6.72 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.3 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2$, мольное соотношение между цинком и водородом составляет 1:1.

$\frac{n(Zn)}{1} = \frac{n(H_2)}{1}$

Следовательно, количество вещества цинка равно количеству вещества водорода:

$n(Zn) = n(H_2) = 0.3 \text{ моль}$

4. Рассчитаем массу цинка, зная его количество вещества и молярную массу ($M(Zn) \approx 65$ г/моль).

$m(Zn) = n(Zn) \cdot M(Zn) = 0.3 \text{ моль} \cdot 65 \text{ г/моль} = 19.5 \text{ г}$

Ответ: Масса восстановителя (цинка) составляет 19.5 г.