Номер 5, страница 99 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

5. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций, протекающих по схемам:

а) $NO_2 + P → N_2 + P_2O_5$

б) $I_2 + HNO_3 → HIO_3 + NO_2 + H_2O$

в) $FeCl_2 + NaNO_2 + HCl → FeCl_3 + NaCl + NO + H_2O$

В каждой реакции укажите окислитель и восстановитель.

Для решения данной задачи необходимо составить уравнения окислительно-восстановительных реакций, используя метод электронного баланса, и определить окислитель и восстановитель в каждой из них.

а) $NO_2 + P \rightarrow N_2 + P_2O_5$

Решение:

1. Определим степени окисления элементов, изменяющих их в ходе реакции:

• Азот в $NO_2$ имеет степень окисления +4 ($N^{+4}$), а в $N_2$ — 0 ($N_2^0$).
• Фосфор (простое вещество) имеет степень окисления 0 ($P^0$), а в $P_2O_5$ — +5 ($P^{+5}$).

2. Составим схему электронного баланса. Фосфор отдает электроны (окисляется), азот принимает электроны (восстанавливается).

3. Используем найденные коэффициенты для уравнивания реакции. Перед фосфором (P) ставим коэффициент $2 \times 4 = 8$. Перед оксидом фосфора ($P_2O_5$) ставим коэффициент 4. Перед диоксидом азота ($NO_2$) ставим коэффициент $2 \times 5 = 10$. Перед азотом ($N_2$) ставим коэффициент 5.

$10N^{+4}O_2 + 8P^0 \rightarrow 5N_2^0 + 4P_2^{+5}O_5$

Проверяем баланс атомов кислорода: слева $10 \times 2 = 20$, справа $4 \times 5 = 20$. Уравнение сбалансировано.

Окислитель: $NO_2$ (за счет $N^{+4}$).
Восстановитель: $P$.

Ответ: $10NO_2 + 8P = 5N_2 + 4P_2O_5$. Окислитель — $NO_2$ (азот в степени окисления +4), восстановитель — $P$ (фосфор в степени окисления 0).

б) $I_2 + HNO_3 \rightarrow HIO_3 + NO_2 + H_2O$

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

• Йод в $I_2$ имеет степень окисления 0 ($I_2^0$), а в $HIO_3$ — +5 ($I^{+5}$).
• Азот в $HNO_3$ имеет степень окисления +5 ($N^{+5}$), а в $NO_2$ — +4 ($N^{+4}$).

2. Составим схему электронного баланса. Йод окисляется, азот восстанавливается.

3. Расставим коэффициенты. Перед $I_2$ ставим 1 (не пишется). Перед $HIO_3$ ставим 2. Перед $HNO_3$ и $NO_2$ ставим коэффициент 10.

$I_2 + 10HNO_3 \rightarrow 2HIO_3 + 10NO_2 + H_2O$

4. Уравняем атомы водорода и кислорода. Слева 10 атомов H. Справа 2 атома H в $2HIO_3$, следовательно, в воде должно быть $10 - 2 = 8$ атомов H. Ставим коэффициент 4 перед $H_2O$.

$I_2 + 10HNO_3 \rightarrow 2HIO_3 + 10NO_2 + 4H_2O$

Проверяем кислород: слева $10 \times 3 = 30$. Справа $2 \times 3 + 10 \times 2 + 4 \times 1 = 6 + 20 + 4 = 30$. Уравнение сбалансировано.

Окислитель: $HNO_3$ (за счет $N^{+5}$).
Восстановитель: $I_2$.

Ответ: $I_2 + 10HNO_3 = 2HIO_3 + 10NO_2 + 4H_2O$. Окислитель — $HNO_3$ (азот в степени окисления +5), восстановитель — $I_2$ (йод в степени окисления 0).

в) $FeCl_2 + NaNO_2 + HCl \rightarrow FeCl_3 + NaCl + NO + H_2O$

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

• Железо в $FeCl_2$ имеет степень окисления +2 ($Fe^{+2}$), а в $FeCl_3$ — +3 ($Fe^{+3}$).
• Азот в $NaNO_2$ имеет степень окисления +3 ($N^{+3}$), а в $NO$ — +2 ($N^{+2}$).

2. Составим схему электронного баланса. Железо окисляется, азот восстанавливается.

3. Коэффициенты для окислителя и восстановителя равны 1. Ставим их в уравнение (коэффициенты 1 не пишутся).

$FeCl_2 + NaNO_2 + HCl \rightarrow FeCl_3 + NaCl + NO + H_2O$

4. Уравняем остальные атомы. Слева 1 атом Na, справа 1 атом Na (в $NaCl$). Атомы натрия уравнены. Теперь уравняем хлор. Справа 3 атома Cl в $FeCl_3$ и 1 атом Cl в $NaCl$, итого 4. Слева 2 атома Cl в $FeCl_2$. Значит, перед $HCl$ нужно поставить коэффициент 2.

$FeCl_2 + NaNO_2 + 2HCl \rightarrow FeCl_3 + NaCl + NO + H_2O$

5. Уравняем водород и кислород. Слева 2 атома H (в $2HCl$). Справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 1. Проверяем кислород. Слева 2 атома O (в $NaNO_2$). Справа 1 атом O в $NO$ и 1 в $H_2O$, итого 2. Уравнение сбалансировано.

Окислитель: $NaNO_2$ (за счет $N^{+3}$).
Восстановитель: $FeCl_2$ (за счет $Fe^{+2}$).

Ответ: $FeCl_2 + NaNO_2 + 2HCl = FeCl_3 + NaCl + NO + H_2O$. Окислитель — $NaNO_2$ (азот в степени окисления +3), восстановитель — $FeCl_2$ (железо в степени окисления +2).