Номер 9, страница 20 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

9. Укажите коэффициент перед формулой окислителя в уравнении окислительно-восстановительной реакции, схема которой

$C + HNO_3 \rightarrow NO_2 + CO_2 + H_2O$

1) 1 2) 2 3) 4 4) 6

Дано:

Схема окислительно-восстановительной реакции: $C + HNO_3 \rightarrow NO_2 + CO_2 + H_2O$

Найти:

Коэффициент перед формулой окислителя.

Решение:

Для решения задачи необходимо уравнять данную окислительно-восстановительную реакцию (ОВР) и определить, какое вещество является окислителем.

1. Определим степени окисления элементов в каждом веществе, чтобы найти, какие из них изменяют свою степень окисления.

$ \overset{0}{C} + H\overset{+1}{}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3} \rightarrow \overset{+4}{N}\overset{-2}{O_2} + \overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} $

Из схемы видно, что степени окисления изменяют углерод и азот:

• Углерод (C) повышает степень окисления с 0 до +4.
• Азот (N) понижает степень окисления с +5 до +4.

2. Определим окислитель и восстановитель.

• Элемент, который повышает свою степень окисления, является восстановителем (он отдает электроны). В данном случае это углерод $C^0$.
• Элемент, который понижает свою степень окисления, является окислителем (он принимает электроны). В данном случае это азот $N^{+5}$ в составе азотной кислоты $HNO_3$. Таким образом, окислителем является азотная кислота.

3. Составим электронный баланс, чтобы найти коэффициенты в уравнении.

Процесс окисления (отдача электронов):

$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$

Процесс восстановления (принятие электронов):

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$

Чтобы количество отданных и принятых электронов было равным, найдем наименьшее общее кратное для чисел 4 и 1. Оно равно 4. Тогда коэффициенты для полуреакций будут следующими:

$ \begin{array}{c|c c l} C^{0} - 4e^- \rightarrow C^{+4} & 4 & 1 & \text{восстановитель, окисление} \\ N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4} & 1 & 4 & \text{окислитель, восстановление} \end{array} $

4. Расставим полученные коэффициенты в схему реакции. Коэффициент 1 ставится перед $C$ и $CO_2$, а коэффициент 4 — перед $HNO_3$ и $NO_2$.

$1C + 4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + 1CO_2 + H_2O$

5. Уравняем количество атомов водорода и кислорода. В левой части уравнения 4 атома водорода (в $4HNO_3$), в правой — 2 (в $H_2O$). Чтобы уравнять, поставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

$C + 4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + CO_2 + 2H_2O$

6. Проверим баланс атомов кислорода:

• Слева: $4 \times 3 = 12$ атомов.
• Справа: $(4 \times 2) + 2 + (2 \times 1) = 8 + 2 + 2 = 12$ атомов.

Баланс достигнут, уравнение реакции составлено верно.

Окислителем в реакции является азотная кислота $HNO_3$. Коэффициент перед ее формулой в уравнении равен 4.

Ответ: 4