Номер 5, страница 189 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

5. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответствующие следующим схемам:

a) $Cu_2O + C \to Cu + CO$

б) $Fe_2O_3 + CO \to Fe + CO_2$

в) $V_2O_5 + Al \to Al_2O_3 + V$

а) Cu₂O + C → Cu + CO

Решение:

1. Определим степени окисления элементов в веществах, участвующих в окислительно-восстановительной реакции:

$ \overset{+1}{Cu}_2\overset{-2}{O} + \overset{0}{C} \rightarrow \overset{0}{Cu} + \overset{+2}{C}\overset{-2}{O} $

2. Составим электронный баланс, чтобы найти коэффициенты. Медь понижает свою степень окисления (восстанавливается), а углерод — повышает (окисляется).

$ C^0 - 2e^- \rightarrow C^{+2} $ | 1 | окисление, C – восстановитель
$ Cu^{+1} + 1e^- \rightarrow Cu^0 $ | 2 | восстановление, $Cu^{+1}$ (в составе $Cu_2O$) – окислитель

3. Подставим коэффициенты в схему реакции. Коэффициент 2 относится к меди, поэтому ставим его перед $Cu^0$. В левой части в $Cu_2O$ уже содержится 2 атома меди, следовательно, перед $Cu_2O$ коэффициент 1 (не пишется). Коэффициент 1 относится к углероду, поэтому перед C и CO коэффициенты также равны 1.

$ Cu_2O + C \rightarrow 2Cu + CO $

Проверим баланс атомов кислорода: слева 1 атом, справа 1 атом. Баланс соблюден.

Ответ: $Cu_2O + C = 2Cu + CO$.

б) Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

$ \overset{+3}{Fe}_2\overset{-2}{O}_3 + \overset{+2}{C}\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{0}{Fe} + \overset{+4}{C}\overset{-2}{O}_2 $

2. Составим электронный баланс. Железо восстанавливается, углерод окисляется.

$ C^{+2} - 2e^- \rightarrow C^{+4} $ | 3 | окисление, $C^{+2}$ (в составе CO) – восстановитель
$ Fe^{+3} + 3e^- \rightarrow Fe^0 $ | 2 | восстановление, $Fe^{+3}$ (в составе $Fe_2O_3$) – окислитель

3. Расставим коэффициенты. Коэффициент 2 относится к железу. Ставим его перед $Fe^0$. В $Fe_2O_3$ уже 2 атома железа, поэтому перед $Fe_2O_3$ коэффициент 1. Коэффициент 3 относится к углероду, ставим его перед CO и $CO_2$.

$ Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2 $

Проверим баланс атомов кислорода: слева в $Fe_2O_3$ 3 атома и в 3CO 3 атома, итого $3 + 3 = 6$. Справа в 3$CO_2$ $3 \times 2 = 6$ атомов. Баланс соблюден.

Ответ: $Fe_2O_3 + 3CO = 2Fe + 3CO_2$.

в) V₂O₅ + Al → Al₂O₃ + V

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

$ \overset{+5}{V}_2\overset{-2}{O}_5 + \overset{0}{Al} \rightarrow \overset{+3}{Al}_2\overset{-2}{O}_3 + \overset{0}{V} $

2. Составим электронный баланс. Алюминий окисляется, ванадий восстанавливается.

$ Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3} $ | 5 | окисление, Al – восстановитель
$ V^{+5} + 5e^- \rightarrow V^0 $ | 3 | восстановление, $V^{+5}$ (в составе $V_2O_5$) – окислитель

3. Коэффициенты из баланса (5 для Al, 3 для V) показывают атомарное соотношение. Чтобы получить целые коэффициенты для молекул, их часто нужно умножить на дополнительный множитель из-за индексов в формулах ($V_2O_5$, $Al_2O_3$). Требуемое соотношение $Al:V = 5:3$. Чтобы получить целые коэффициенты для соединений, возьмем 10 атомов Al и 6 атомов V (соотношение $10:6 = 5:3$ сохраняется).

Поставим коэффициент 10 перед Al и 6 перед V:

$ V_2O_5 + 10Al \rightarrow Al_2O_3 + 6V $

Теперь уравняем число атомов в левой и правой частях. Справа 6 атомов V, значит слева перед $V_2O_5$ нужен коэффициент 3 ($3 \times 2 = 6$). Слева 10 атомов Al, значит справа перед $Al_2O_3$ нужен коэффициент 5 ($5 \times 2 = 10$).

$ 3V_2O_5 + 10Al \rightarrow 5Al_2O_3 + 6V $

Проверим баланс атомов кислорода: слева $3 \times 5 = 15$ атомов, справа $5 \times 3 = 15$ атомов. Баланс соблюден.

Ответ: $3V_2O_5 + 10Al = 5Al_2O_3 + 6V$.