Номер 13, страница 151 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

$Fe(OH)_2 + O_2 + H_2O \rightarrow Fe(OH)_3$

Определите окислитель и восстановитель.

Решение

Для расстановки коэффициентов в уравнении реакции $Fe(OH)_2 + O_2 + H_2O \rightarrow Fe(OH)_3$ воспользуемся методом электронного баланса. Сначала определим степени окисления элементов в каждом веществе, чтобы найти, какие из них изменяются.

$\overset{+2}{Fe}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2 + \overset{0}{O}_2 + \overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{+3}{Fe}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_3$

Из схемы видно, что в ходе реакции изменяются степени окисления железа и кислорода:

• Железо ($Fe$) повышает степень окисления с +2 до +3, отдавая один электрон. Это процесс окисления.
• Кислород ($O_2$) понижает степень окисления с 0 до -2, принимая электроны. Это процесс восстановления.

Составим уравнения полуреакций (электронный баланс):

$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3} \quad | \times 4$

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2} \quad | \times 1$

Чтобы число отданных и принятых электронов было одинаковым, находим наименьшее общее кратное, которое равно 4. Таким образом, первая полуреакция домножается на 4, а вторая — на 1. Эти числа будут коэффициентами перед соответствующими веществами в уравнении.

Подставляем полученные коэффициенты в исходное уравнение:

$4Fe(OH)_2 + 1O_2 + H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$

Теперь необходимо уравнять количество атомов водорода и кислорода, подбирая коэффициент для воды ($H_2O$).

Подсчитаем атомы водорода (H):

• В левой части (до реакции): в $4Fe(OH)_2$ содержится $4 \times 2 = 8$ атомов H, плюс атомы из $H_2O$.
• В правой части (после реакции): в $4Fe(OH)_3$ содержится $4 \times 3 = 12$ атомов H.

Для баланса в левой части также должно быть 12 атомов водорода. Следовательно, в молекулах воды должно содержаться $12 - 8 = 4$ атома водорода. Это соответствует 2 молекулам $H_2O$.

Получаем уравнение: $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$.

Проведем проверку по атомам кислорода (O):

• В левой части: $4 \times 2$ (из $Fe(OH)_2$) $+ 2$ (из $O_2$) $+ 2 \times 1$ (из $H_2O$) $= 8 + 2 + 2 = 12$ атомов O.
• В правой части: $4 \times 3$ (из $Fe(OH)_3$) $= 12$ атомов O.

Количество всех атомов слева и справа одинаково, следовательно, коэффициенты расставлены верно.

Вещество, в состав которого входит элемент, отдающий электроны (окисляющийся), является восстановителем. В данном случае это $Fe(OH)_2$, так как $Fe^{+2}$ окисляется до $Fe^{+3}$.

Вещество, в состав которого входит элемент, принимающий электроны (восстанавливающийся), является окислителем. В данном случае это $O_2$, так как $O^0$ восстанавливается до $O^{-2}$.

Ответ: Итоговое уравнение реакции: $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$. Окислителем является кислород ($O_2$), а восстановителем — гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$).