Номер 12, страница 126 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. Для сварки рельсов, сплавления проводов линий электропередачи, в военном деле используется термитная смесь (оксид железа(III) и алюминиевая пудра), при горении которой достигается высокая температура. Используя метод электронного баланса, напишите уравнение соответствующей химической реакции, укажите окислитель и восстановитель.

$Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Fe + Al_2O_3$

Метод электронного баланса:

$Fe_2^{+3}O_3$

$Al^0$

$Fe^0$

$Al_2^{+3}O_3$

$2Fe^{+3} + 6e^- \rightarrow 2Fe^0$ (восстановление)

$2Al^0 - 6e^- \rightarrow 2Al^{+3}$ (окисление)

Окислитель: $Fe_2O_3$

Восстановитель: $Al$

Решение

В задаче описана реакция горения термитной смеси, которая представляет собой алюмотермическое восстановление железа из его оксида(III). Это окислительно-восстановительная реакция.

1. Запишем схему реакции и определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:

$ \overset{+3}{Fe}_2 \overset{-2}{O}_3 + \overset{0}{Al} \rightarrow \overset{+3}{Al}_2 \overset{-2}{O}_3 + \overset{0}{Fe} $

2. Используя метод электронного баланса, составим полуреакции окисления и восстановления.

Алюминий ($Al$) повышает свою степень окисления с 0 до +3, отдавая электроны. Следовательно, алюминий является восстановителем.

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$

Железо ($Fe$) понижает свою степень окисления с +3 до 0, принимая электроны. Следовательно, оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) за счет ионов $Fe^{+3}$ является окислителем.

$Fe^{+3} + 3e^- \rightarrow Fe^0$

3. Найдем наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов, чтобы определить коэффициенты. В молекуле $Fe_2O_3$ содержатся два атома железа, поэтому для восстановления одной формульной единицы оксида железа(III) требуется $2 \times 3 = 6$ электронов.

$2Fe^{+3} + 6e^- \rightarrow 2Fe^0$

Чтобы отдать 6 электронов, необходимо 2 атома алюминия, так как каждый атом отдает по 3 электрона.

$2Al^0 - 6e^- \rightarrow 2Al^{+3}$

Таким образом, перед алюминием ($Al$) в уравнении реакции ставим коэффициент 2, а перед железом ($Fe$) также 2.

4. Запишем итоговое сбалансированное уравнение химической реакции:

$Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$

Ответ: Уравнение реакции: $Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$. Окислителем является оксид железа(III) ($Fe_2O_3$), восстановителем — алюминий ($Al$).