Страница 305 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

8. Установите соответствие между схемой реакции (левый столбец) и изменением степени окисления окислителя (правый столбец).

А) $ \text{MnO}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{MnSO}_4 + \text{O}_2 + \text{H}_2\text{O} $

Б) $ \text{Mn(OH)}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{MnO}_2 + \text{H}_2\text{O} $

В) $ \text{KMnO}_4 + \text{K}_2\text{SO}_3 + \text{KOH} \rightarrow \text{K}_2\text{MnO}_4 + \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{H}_2\text{O} $

Г) $ \text{KMnO}_4 + \text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{MnO}_2 + \text{O}_2 + \text{KOH} + \text{H}_2\text{O} $

1) $ \text{Mn}^{+7} \rightarrow \text{Mn}^{+4} $

2) $ \text{Mn}^{+2} \rightarrow \text{Mn}^{+4} $

3) $ \text{O}_2^0 \rightarrow 2\text{O}^{-2} $

4) $ 2\text{O}^{-1} \rightarrow \text{O}_2^0 $

5) $ \text{Mn}^{+7} \rightarrow \text{Mn}^{+6} $

6) $ \text{Mn}^{+4} \rightarrow \text{Mn}^{+2} $

A) $MnO_2 + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + O_2 + H_2O$
Окислитель – это вещество, атомы или ионы которого в ходе химической реакции принимают электроны, понижая свою степень окисления. Чтобы определить окислитель, расставим степени окисления у элементов, которые их изменяют.
В левой части уравнения: в $MnO_2$ марганец ($Mn$) имеет степень окисления +4.
В правой части уравнения: в $MnSO_4$ марганец ($Mn$) имеет степень окисления +2.
Степень окисления марганца понизилась с +4 до +2 ($Mn^{+4} + 2e^- \rightarrow Mn^{+2}$). Следовательно, $MnO_2$ является окислителем за счёт атома марганца. Процесс изменения степени окисления окислителя: $Mn^{+4} \rightarrow Mn^{+2}$.
Данное изменение соответствует варианту 6.
Ответ: 6.

Б) $Mn(OH)_2 + O_2 \rightarrow MnO_2 + H_2O$
Определим степени окисления изменяющихся элементов.
В левой части уравнения: в $O_2$ кислород ($O$) имеет степень окисления 0, так как это простое вещество. В $Mn(OH)_2$ марганец ($Mn$) имеет степень окисления +2.
В правой части уравнения: в $MnO_2$ и $H_2O$ кислород ($O$) имеет степень окисления -2. В $MnO_2$ марганец ($Mn$) имеет степень окисления +4.
Степень окисления кислорода понизилась с 0 до -2 ($O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$). Следовательно, молекулярный кислород $O_2$ является окислителем.
Данное изменение соответствует варианту 3.
Ответ: 3.

В) $KMnO_4 + K_2SO_3 + KOH \rightarrow K_2MnO_4 + K_2SO_4 + H_2O$
Определим степени окисления изменяющихся элементов.
В левой части уравнения: в перманганате калия $KMnO_4$ марганец ($Mn$) имеет степень окисления +7.
В правой части уравнения: в манганате калия $K_2MnO_4$ марганец ($Mn$) имеет степень окисления +6.
Степень окисления марганца понизилась с +7 до +6 ($Mn^{+7} + 1e^- \rightarrow Mn^{+6}$). Следовательно, перманганат калия $KMnO_4$ является окислителем. Процесс изменения степени окисления окислителя: $Mn^{+7} \rightarrow Mn^{+6}$.
Данное изменение соответствует варианту 5.
Ответ: 5.

Г) $KMnO_4 + H_2O_2 \rightarrow MnO_2 + O_2 + KOH + H_2O$
Определим степени окисления изменяющихся элементов.
В левой части уравнения: в перманганате калия $KMnO_4$ марганец ($Mn$) имеет степень окисления +7. В пероксиде водорода $H_2O_2$ кислород ($O$) имеет степень окисления -1.
В правой части уравнения: в диоксиде марганца $MnO_2$ марганец ($Mn$) имеет степень окисления +4. В молекулярном кислороде $O_2$ кислород ($O$) имеет степень окисления 0.
Степень окисления марганца понизилась с +7 до +4 ($Mn^{+7} + 3e^- \rightarrow Mn^{+4}$). Следовательно, перманганат калия $KMnO_4$ является окислителем. Процесс изменения степени окисления окислителя: $Mn^{+7} \rightarrow Mn^{+4}$.
Данное изменение соответствует варианту 1.
Ответ: 1.

9. Установите соответствие между изменением степени окисления хлора (левый столбец) и схемой реакции (правый столбец).

A) $Cl^{+4} \rightarrow Cl^{+3}$

Б) $Cl^{+1} \rightarrow Cl^{-1}$

В) $Cl^{+5} \rightarrow Cl^{-1}$

Г) $Cl^{-1} \rightarrow Cl^{0}$

1) $Cl_2 + Al_4C_3 \rightarrow AlCl_3 + CCl_4$

2) $HCl + MnO_2 \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + H_2O$

3) $KClO_3 + P \rightarrow KCl + P_2O_5$

4) $ClO_2 + H_2O_2 \rightarrow HClO_2 + O_2$

5) $KClO_4 \rightarrow KCl + O_2$

6) $HClO + HI \rightarrow HCl + I_2 + H_2O$

Решение

Для установления соответствия необходимо определить степени окисления атомов хлора в реагентах и продуктах для каждой из предложенных реакций.

А) $ \stackrel{+4}{Cl} \rightarrow \stackrel{+3}{Cl} $
Проанализируем предложенные схемы реакций. Рассмотрим реакцию 4: $ ClO_2 + H_2O_2 \rightarrow HClO_2 + O_2 $. В реагенте $ ClO_2 $ (диоксид хлора) степень окисления кислорода равна -2. Сумма степеней окисления в молекуле равна нулю, поэтому степень окисления хлора: $ x + 2 \cdot (-2) = 0 $, откуда $ x = +4 $. В продукте $ HClO_2 $ (хлористая кислота) степень окисления водорода +1, кислорода -2. Степень окисления хлора: $ +1 + x + 2 \cdot (-2) = 0 $, откуда $ x = +3 $. Следовательно, данное изменение степени окисления хлора $ \stackrel{+4}{Cl} \rightarrow \stackrel{+3}{Cl} $ соответствует реакции 4.
Ответ: 4

Б) $ \stackrel{+1}{Cl} \rightarrow \stackrel{-1}{Cl} $
Рассмотрим реакцию 6: $ HClO + HI \rightarrow HCl + I_2 + H_2O $. В реагенте $ HClO $ (хлорноватистая кислота) степень окисления водорода +1, кислорода -2. Степень окисления хлора: $ +1 + x + (-2) = 0 $, откуда $ x = +1 $. В продукте $ HCl $ (соляная кислота) степень окисления водорода +1, следовательно, степень окисления хлора равна -1. Таким образом, изменение степени окисления $ \stackrel{+1}{Cl} \rightarrow \stackrel{-1}{Cl} $ соответствует реакции 6.
Ответ: 6

В) $ \stackrel{+5}{Cl} \rightarrow \stackrel{-1}{Cl} $
Рассмотрим реакцию 3: $ KClO_3 + P \rightarrow KCl + P_2O_5 $. В реагенте $ KClO_3 $ (хлорат калия) степень окисления калия +1, кислорода -2. Степень окисления хлора: $ +1 + x + 3 \cdot (-2) = 0 $, откуда $ x = +5 $. В продукте $ KCl $ (хлорид калия) степень окисления калия +1, следовательно, степень окисления хлора равна -1. Следовательно, изменение степени окисления $ \stackrel{+5}{Cl} \rightarrow \stackrel{-1}{Cl} $ соответствует реакции 3.
Ответ: 3

Г) $ \stackrel{-1}{Cl} \rightarrow \stackrel{0}{Cl} $
Рассмотрим реакцию 2: $ HCl + MnO_2 \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + H_2O $. В реагенте $ HCl $ (соляная кислота) степень окисления хлора равна -1. В продуктах реакции хлор находится в двух формах: в $ MnCl_2 $ степень окисления хлора остается -1, а в простом веществе $ Cl_2 $ степень окисления хлора равна 0. Таким образом, в ходе реакции происходит окисление хлора от -1 до 0. Изменение $ \stackrel{-1}{Cl} \rightarrow \stackrel{0}{Cl} $ соответствует реакции 2.
Ответ: 2

10. Установите соответствие между схемой реакции (левый столбец) и изменением степени окисления восстановителя (правый столбец).

А) $C + Cl_2 + Cr_2O_3 \rightarrow CrCl_3 + CO$

Б) $CO + Na_2O_2 \rightarrow Na_2CO_3$

В) $CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Г) $CO_2 + C \rightarrow CO$

1) $C^{-2} \rightarrow C^{+4}$

2) $C^{-4} \rightarrow C^{+4}$

3) $C^{0} \rightarrow C^{+4}$

4) $C^{+2} \rightarrow C^{+4}$

5) $C^{0} \rightarrow C^{+2}$

6) $C^{+4} \rightarrow C^{+2}$

Для того чтобы установить соответствие, необходимо для каждой реакции определить степени окисления элементов до и после реакции, найти восстановитель (элемент, повышающий свою степень окисления) и сопоставить изменение его степени окисления с предложенными вариантами.

А) В реакции $C + Cl_2 + Cr_2O_3 \rightarrow CrCl_3 + CO$ определим степени окисления. В реагентах: углерод как простое вещество имеет степень окисления $0$ ($C^0$), хлор как простое вещество — $0$ ($Cl_2^0$), хром в оксиде $Cr_2O_3$ — $+3$ ($Cr^{+3}$). В продуктах: углерод в оксиде $CO$ имеет степень окисления $+2$ ($C^{+2}$), хлор в хлориде $CrCl_3$ — $-1$ ($Cl^{-1}$). Углерод повышает степень окисления с $0$ до $+2$, следовательно, он является восстановителем. Это изменение ($C^0 \rightarrow C^{+2}$) соответствует варианту 5.

Ответ: 5

Б) В реакции $CO + Na_2O_2 \rightarrow Na_2CO_3$ определим степени окисления. В реагентах: углерод в оксиде $CO$ имеет степень окисления $+2$ ($C^{+2}$), кислород в пероксиде натрия $Na_2O_2$ — $-1$ ($O^{-1}$). В продукте, карбонате натрия $Na_2CO_3$, углерод имеет степень окисления $+4$ ($C^{+4}$), а кислород — $-2$ ($O^{-2}$). Углерод повышает степень окисления с $+2$ до $+4$, следовательно, $CO$ является восстановителем. Это изменение ($C^{+2} \rightarrow C^{+4}$) соответствует варианту 4.

Ответ: 4

В) В реакции $CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$ определим степени окисления. В реагентах: углерод в метане $CH_4$ имеет степень окисления $-4$ ($C^{-4}$), а кислород как простое вещество — $0$ ($O_2^0$). В продуктах: углерод в диоксиде углерода $CO_2$ имеет степень окисления $+4$ ($C^{+4}$), а кислород — $-2$ ($O^{-2}$). Углерод повышает степень окисления с $-4$ до $+4$, следовательно, метан $CH_4$ является восстановителем. Это изменение ($C^{-4} \rightarrow C^{+4}$) соответствует варианту 2.

Ответ: 2

Г) В реакции $CO_2 + C \rightarrow CO$ определим степени окисления. В реагентах: углерод в диоксиде $CO_2$ имеет степень окисления $+4$ ($C^{+4}$), а углерод как простое вещество — $0$ ($C^0$). В продукте, оксиде углерода(II) $CO$, углерод имеет степень окисления $+2$ ($C^{+2}$). В этой реакции элементарный углерод ($C^0$) окисляется до $C^{+2}$ (является восстановителем), а углерод из $CO_2$ ($C^{+4}$) восстанавливается до $C^{+2}$ (является окислителем). Изменение степени окисления восстановителя — это $C^0 \rightarrow C^{+2}$. Это изменение соответствует варианту 5.

Ответ: 5