Номер 7, страница 71 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

7. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответ-

ствующие следующим превращениям:

а) $Fe_2(SO_4)_3 + KI \rightarrow FeSO_4 + I_2 + K_2SO_4$

б) $NaBr + Cl_2 \rightarrow NaCl + Br_2$

в) $KBr + MnO_2 + H_2SO_4 \rightarrow Br_2 + K_2SO_4 + MnSO_4 + H_2O$

Укажите окислители и восстановители.

a) Fe₂(SO₄)₃ + KI → FeSO₄ + I₂ + K₂SO₄

1. Определение степеней окисления.
В данной реакции изменяют свои степени окисления железо и йод:
- Железо в сульфате железа(III) $Fe_2(SO_4)_3$ имеет степень окисления +3 ($Fe^{+3}$), а в сульфате железа(II) $FeSO_4$ — +2 ($Fe^{+2}$).
- Йод в йодиде калия $KI$ имеет степень окисления -1 ($I^{-1}$), а в простом веществе йоде $I_2$ — 0 ($I_2^0$).

2. Составление электронного баланса.
Железо принимает электроны, его степень окисления понижается, следовательно, это процесс восстановления. Йод отдает электроны, его степень окисления повышается, это процесс окисления.
$ \begin{array}{c|c|l} Fe^{+3} + 1e^- \rightarrow Fe^{+2} & 2 & \text{восстановление, окислитель} \\ 2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0 & 1 & \text{окисление, восстановитель} \end{array} $
Наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов равно 2. Отсюда находим коэффициенты: 2 для полуреакции с железом и 1 для полуреакции с йодом.

3. Расстановка коэффициентов в уравнении.
- Перед $Fe^{+3}$ и $Fe^{+2}$ нужен коэффициент 2. В исходной формуле $Fe_2(SO_4)_3$ уже есть 2 атома железа, поэтому перед ней ставим коэффициент 1. Перед $FeSO_4$ ставим коэффициент 2.
$Fe_2(SO_4)_3 + KI \rightarrow 2FeSO_4 + I_2 + K_2SO_4$
- Перед $I^{-1}$ нужен коэффициент 2 (т.к. $1 \times 2I^{-}$), а перед $I_2^0$ — 1. Ставим 2 перед $KI$ и 1 перед $I_2$.
$Fe_2(SO_4)_3 + 2KI \rightarrow 2FeSO_4 + I_2 + K_2SO_4$
- Уравниваем оставшиеся атомы (ионы-наблюдатели). Слева 2 атома K, справа в $K_2SO_4$ тоже 2. Слева 3 сульфат-иона $SO_4$, справа 2 в $2FeSO_4$ и 1 в $K_2SO_4$, итого 3. Баланс соблюден.

4. Определение окислителя и восстановителя.
- Окислитель: $Fe_2(SO_4)_3$ (за счет иона $Fe^{+3}$, который принимает электроны).
- Восстановитель: $KI$ (за счет иона $I^{-1}$, который отдает электроны).

Ответ: $Fe_2(SO_4)_3 + 2KI \rightarrow 2FeSO_4 + I_2 + K_2SO_4$. Окислитель – $Fe_2(SO_4)_3$, восстановитель – $KI$.

б) NaBr + Cl₂ → NaCl + Br₂

1. Определение степеней окисления.
Изменяют степени окисления бром и хлор:
- Бром в бромиде натрия $NaBr$ имеет степень окисления -1 ($Br^{-1}$), а в простом веществе броме $Br_2$ — 0 ($Br_2^0$).
- Хлор в простом веществе $Cl_2$ имеет степень окисления 0 ($Cl_2^0$), а в хлориде натрия $NaCl$ — -1 ($Cl^{-1}$).

2. Составление электронного баланса.
Хлор принимает электроны (восстанавливается), бром отдает электроны (окисляется).
$ \begin{array}{c|c|l} 2Br^{-1} - 2e^- \rightarrow Br_2^0 & 1 & \text{окисление, восстановитель} \\ Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1} & 1 & \text{восстановление, окислитель} \end{array} $
Число отданных и принятых электронов равно 2, поэтому дополнительные множители равны 1.

3. Расстановка коэффициентов в уравнении.
- Из баланса следует, что на 1 молекулу $Cl_2$ реагируют 2 иона $Br^{-1}$ с образованием 1 молекулы $Br_2$ и 2 ионов $Cl^{-1}$.
- Ставим коэффициент 2 перед $NaBr$ и 2 перед $NaCl$.
$2NaBr + Cl_2 \rightarrow 2NaCl + Br_2$
- Проверяем баланс по натрию: слева 2, справа 2. Уравнение сбалансировано.

4. Определение окислителя и восстановителя.
- Окислитель: $Cl_2$ (принимает электроны).
- Восстановитель: $NaBr$ (за счет иона $Br^{-1}$, который отдает электроны).

Ответ: $2NaBr + Cl_2 \rightarrow 2NaCl + Br_2$. Окислитель – $Cl_2$, восстановитель – $NaBr$.

в) KBr + MnO₂ + H₂SO₄ → Br₂ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

1. Определение степеней окисления.
Изменяют степени окисления марганец и бром:
- Марганец в оксиде марганца(IV) $MnO_2$ имеет степень окисления +4 ($Mn^{+4}$), а в сульфате марганца(II) $MnSO_4$ — +2 ($Mn^{+2}$).
- Бром в бромиде калия $KBr$ имеет степень окисления -1 ($Br^{-1}$), а в простом веществе броме $Br_2$ — 0 ($Br_2^0$).

2. Составление электронного баланса.
Марганец принимает электроны (восстанавливается), бром отдает электроны (окисляется).
$ \begin{array}{c|c|l} Mn^{+4} + 2e^- \rightarrow Mn^{+2} & 1 & \text{восстановление, окислитель} \\ 2Br^{-1} - 2e^- \rightarrow Br_2^0 & 1 & \text{окисление, восстановитель} \end{array} $
Число отданных и принятых электронов равно 2, множители равны 1.

3. Расстановка коэффициентов в уравнении.
- Из баланса следует, что на 1 атом $Mn^{+4}$ приходится 2 иона $Br^{-1}$. Ставим коэффициент 1 (не пишется) перед $MnO_2$ и $MnSO_4$, и коэффициент 2 перед $KBr$ и 1 (не пишется) перед $Br_2$.
$2KBr + MnO_2 + H_2SO_4 \rightarrow Br_2 + K_2SO_4 + MnSO_4 + H_2O$
- Уравниваем остальные атомы. - Калий (K): слева 2 в $2KBr$, справа в $K_2SO_4$ тоже 2. Коэффициент 1 перед $K_2SO_4$ верный. - Сульфат-ионы ($SO_4$): справа 1 в $K_2SO_4$ и 1 в $MnSO_4$, всего 2. Следовательно, слева нужно 2 молекулы $H_2SO_4$.
$2KBr + MnO_2 + 2H_2SO_4 \rightarrow Br_2 + K_2SO_4 + MnSO_4 + H_2O$
- Водород (H): слева 4 в $2H_2SO_4$. Следовательно, справа нужно 2 молекулы $H_2O$.
$2KBr + MnO_2 + 2H_2SO_4 \rightarrow Br_2 + K_2SO_4 + MnSO_4 + 2H_2O$
- Проверяем кислород (O): слева 2 (в $MnO_2$) + 2×4 (в $2H_2SO_4$) = 10. Справа 4 (в $K_2SO_4$) + 4 (в $MnSO_4$) + 2 (в $2H_2O$) = 10. Баланс соблюден.

4. Определение окислителя и восстановителя.
- Окислитель: $MnO_2$ (за счет атома $Mn^{+4}$, который принимает электроны).
- Восстановитель: $KBr$ (за счет иона $Br^{-1}$, который отдает электроны).

Ответ: $2KBr + MnO_2 + 2H_2SO_4 \rightarrow Br_2 + K_2SO_4 + MnSO_4 + 2H_2O$. Окислитель – $MnO_2$, восстановитель – $KBr$.