Номер 13, страница 69 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении химической реакции, схема которой

$ \text{Cl}_2 + \text{Na}_2\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{HCl} + \text{Na}_2\text{SO}_4 $

Укажите окислитель и восстановитель.

Решение

Для того чтобы расставить коэффициенты в уравнении реакции методом электронного баланса, необходимо определить степени окисления элементов в веществах до и после реакции.

Схема реакции со степенями окисления:
$ \overset{0}{Cl_2} + \overset{+1}{Na_2}\overset{+4}{S}\overset{-2}{O_3} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl} + \overset{+1}{Na_2}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} $

Элементы, которые изменили свои степени окисления:
1. Хлор ($Cl$) понизил степень окисления с 0 до -1.
2. Сера ($S$) повысила степень окисления с +4 до +6.

Составим уравнения полуреакций окисления и восстановления (электронный баланс):
$ \overset{+4}{S} - 2e^- \rightarrow \overset{+6}{S} $ | 1 | процесс окисления
$ \overset{0}{Cl_2} + 2e^- \rightarrow 2\overset{-1}{Cl} $ | 1 | процесс восстановления

Число отданных электронов в процессе окисления равно числу принятых электронов в процессе восстановления. Наименьшее общее кратное равно 2, поэтому коэффициенты перед окислителем и восстановителем равны 1.

- Вещество, в котором элемент отдает электроны (окисляется), является восстановителем. Восстановитель — $Na_2SO_3$ (за счет $S^{+4}$).
- Вещество, в котором элемент принимает электроны (восстанавливается), является окислителем. Окислитель — $Cl_2$.

Подставим найденные коэффициенты в уравнение. Коэффициент 1 перед $Cl_2$ и $Na_2SO_3$. Так как в процессе восстановления из одной молекулы $Cl_2$ образуется два атома $Cl^{-1}$, перед соляной кислотой $HCl$ необходимо поставить коэффициент 2.
$ 1 \cdot Cl_2 + 1 \cdot Na_2SO_3 + H_2O \rightarrow 2HCl + 1 \cdot Na_2SO_4 $

Теперь проведем проверку и уравняем остальные атомы (водород и кислород).
Слева: 2 Na, 1 S, 3 O, 2 H, 1 O, 2 Cl. Всего: 2 Na, 1 S, 4 O, 2 H, 2 Cl.
Справа: 2 H, 2 Cl, 2 Na, 1 S, 4 O. Всего: 2 Na, 1 S, 4 O, 2 H, 2 Cl.
Количество атомов всех элементов в левой и правой частях уравнения равно. Следовательно, коэффициент перед $H_2O$ равен 1.

Ответ: Итоговое уравнение реакции: $ Cl_2 + Na_2SO_3 + H_2O = 2HCl + Na_2SO_4 $.
Окислитель: $Cl_2$ (хлор).
Восстановитель: $Na_2SO_3$ (сульфит натрия).