Номер 12, страница 122 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

Вариант 1. Общая характеристика металлов. Tема IV. Металлы и их соединения - номер 12, страница 122.

12. Металлический марганец получают алюминотермией из минерала пиролюзита, основной компонент которого — $MnO_2$. Используя метод электронного баланса, напишите уравнение соответствующей химической реакции, укажите окислитель и восстановитель.

Решение

Алюминотермия — это метод получения металлов путем их восстановления из оксидов с помощью металлического алюминия. В данном случае марганец восстанавливается из оксида марганца(IV), основного компонента минерала пиролюзита.

1. Составление схемы реакции.

Реагентами являются оксид марганца(IV) ($MnO_2$) и алюминий ($Al$). Продуктами реакции являются металлический марганец ($Mn$) и оксид алюминия ($Al_2O_3$).

Схема реакции: $MnO_2 + Al \rightarrow Mn + Al_2O_3$

2. Применение метода электронного баланса.

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

• Марганец в $ \overset{+4}{Mn}O_2 $ имеет степень окисления +4, а в свободном состоянии $ \overset{0}{Mn} $ — 0.
• Алюминий в свободном состоянии $ \overset{0}{Al} $ имеет степень окисления 0, а в $ \overset{+3}{Al}_2O_3 $ — +3.

Составим электронные уравнения для процессов окисления и восстановления:

$Mn^{+4} + 4e^- \rightarrow Mn^0$ (процесс восстановления)

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ (процесс окисления)

3. Определение окислителя и восстановителя.

• $Mn^{+4}$ (в составе $MnO_2$) принимает электроны, то есть является окислителем.
• $Al^0$ (металлический алюминий) отдает электроны, то есть является восстановителем.

4. Нахождение коэффициентов.

Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа принятых и отданных электронов (4 и 3). НОК(4, 3) = 12.

Найдем дополнительные множители для уравнений полуреакций:

$ \begin{array}{c|c|c|l} Mn^{+4} + 4e^- \rightarrow Mn^0 & 3 & \text{окислитель, восстанавливается} \\ Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3} & 4 & \text{восстановитель, окисляется} \end{array} $

Эти множители являются коэффициентами в уравнении реакции для соответствующих веществ. Ставим коэффициент 3 перед $MnO_2$ и $Mn$, и коэффициент 4 перед $Al$.

$3MnO_2 + 4Al \rightarrow 3Mn + Al_2O_3$

Теперь уравняем количество атомов алюминия и кислорода. Слева 4 атома $Al$, значит, справа перед $Al_2O_3$ нужен коэффициент 2 (так как $2 \times 2 = 4$).

Проверим количество атомов кислорода: слева $3 \times 2 = 6$, справа $2 \times 3 = 6$. Все атомы уравнены.

Итоговое уравнение реакции:

$3MnO_2 + 4Al \rightarrow 3Mn + 2Al_2O_3$

Ответ:

Уравнение реакции, написанное с использованием метода электронного баланса: $3MnO_2 + 4Al \rightarrow 3Mn + 2Al_2O_3$.

Окислитель: $MnO_2$ (за счет марганца в степени окисления +4).

Восстановитель: $Al$ (алюминий в степени окисления 0).