Номер 13, страница 153 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

$FeO + HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO_2 + H_2O$

Определите окислитель и восстановитель.

Решение

Для расстановки коэффициентов в уравнении реакции $FeO + HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO_2 + H_2O$ воспользуемся методом электронного баланса.

Сначала определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:

$ \stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-2}{O} + \stackrel{+1}{H}\stackrel{+5}{N}\stackrel{-2}{O}_3 \rightarrow \stackrel{+3}{Fe}(\stackrel{+5}{N}\stackrel{-2}{O}_3)_3 + \stackrel{+4}{N}\stackrel{-2}{O}_2 + \stackrel{+1}{H}_2\stackrel{-2}{O} $

Изменения степеней окисления претерпевают железо и азот:

• Железо ($Fe$) повышает степень окисления с +2 до +3 (процесс окисления).
• Азот ($N$) понижает степень окисления с +5 до +4 (процесс восстановления).

Составим схему электронного баланса, указав процессы окисления и восстановления:

$Fe^{2+} - 1e^- \rightarrow Fe^{3+}$ | 1 | окисление, $Fe^{2+}$ (в $FeO$) является восстановителем.
$N^{5+} + 1e^- \rightarrow N^{4+}$ | 1 | восстановление, $N^{5+}$ (в $HNO_3$) является окислителем.

Число отданных и принятых электронов равно, поэтому коэффициенты перед окислителем и восстановителем равны 1. Поставим их в уравнение реакции:

$1 \cdot FeO + HNO_3 \rightarrow 1 \cdot Fe(NO_3)_3 + 1 \cdot NO_2 + H_2O$

Теперь уравняем остальные атомы. Уравняем атомы азота ($N$). В правой части уравнения находятся 3 атома азота в составе $Fe(NO_3)_3$ и 1 атом азота в $NO_2$, что в сумме составляет 4 атома. Следовательно, в левой части перед $HNO_3$ необходимо поставить коэффициент 4.

$FeO + 4HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO_2 + H_2O$

Далее уравняем атомы водорода ($H$). В левой части в $4HNO_3$ содержится 4 атома водорода. В правой части водород есть только в воде ($H_2O$), поэтому перед ней ставим коэффициент 2, чтобы получить 4 атома водорода ($2 \cdot 2 = 4$).

$FeO + 4HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO_2 + 2H_2O$

В завершение проведем проверку по атомам кислорода ($O$):

• Слева: $1 + 4 \cdot 3 = 13$ атомов кислорода.
• Справа: $3 \cdot 3 + 2 + 2 \cdot 1 = 9 + 2 + 2 = 13$ атомов кислорода.

Количество атомов кислорода слева и справа равно, значит, коэффициенты расставлены верно.

Окислитель — вещество, принимающее электроны. В данной реакции это азотная кислота, $HNO_3$ (за счет атома $N^{+5}$).

Восстановитель — вещество, отдающее электроны. В данной реакции это оксид железа(II), $FeO$ (за счет атома $Fe^{+2}$).

Ответ:

Итоговое уравнение реакции: $FeO + 4HNO_3 = Fe(NO_3)_3 + NO_2 + 2H_2O$.
Окислитель: $HNO_3$ (азотная кислота).
Восстановитель: $FeO$ (оксид железа(II)).