Номер 4, страница 12 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Дополните схему реакции, укажите окислитель и восстановитель, расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса.

а) $HCl$ + $Zn$ = _______ + $H_2$

б) $Fe_2O_3$ + _______ = $Fe$ + $H_2O$

в) $HNO_3$ + $Mg$ = _______ + $NO$ + $H_2O$

а) HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂

Решение:

Это реакция замещения, в которой более активный металл цинк вытесняет водород из соляной кислоты. В результате образуется соль хлорид цинка и газообразный водород.

Определим степени окисления элементов, чтобы найти окислитель и восстановитель:

$H^{+1}Cl^{-1} + Zn^0 = Zn^{+2}Cl_2^{-1} + H_2^0$

Составим электронный баланс:

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$ | 1 (Восстановитель, процесс окисления)

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 1 (Окислитель, процесс восстановления)

Количество отданных и принятых электронов равно, поэтому коэффициенты перед цинком и водородом равны 1. Уравняем количество атомов хлора, поставив коэффициент 2 перед HCl.

Итоговое уравнение реакции:

$2HCl + Zn = ZnCl_2 + H_2$

Ответ: Уравнение реакции: $2HCl + Zn = ZnCl_2 + H_2$. Окислитель — HCl (за счет иона $H^{+1}$), восстановитель — Zn.

б) Fe₂O₃ + H₂ = Fe + H₂O

Решение:

Это реакция восстановления железа из его оксида водородом. Продуктами являются чистое железо и вода.

Определим степени окисления элементов:

$Fe_2^{+3}O_3^{-2} + H_2^0 = Fe^0 + H_2^{+1}O^{-2}$

Составим электронный баланс:

$Fe^{+3} + 3e^- \rightarrow Fe^0$ | 2 (Окислитель, процесс восстановления)

$H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$ | 3 (Восстановитель, процесс окисления)

Находим наименьшее общее кратное для числа электронов (6). Таким образом, коэффициент для процесса восстановления — 2, а для процесса окисления — 3. Поставим эти коэффициенты в уравнение. Перед Fe ставим 2, перед H₂ — 3. Затем уравниваем количество атомов кислорода, поставив коэффициент 3 перед H₂O.

Итоговое уравнение реакции:

$Fe_2O_3 + 3H_2 = 2Fe + 3H_2O$

Ответ: Уравнение реакции: $Fe_2O_3 + 3H_2 = 2Fe + 3H_2O$. Окислитель — Fe₂O₃ (за счет иона $Fe^{+3}$), восстановитель — H₂.

в) HNO₃ + Mg = Mg(NO₃)₂ + NO + H₂O

Решение:

Это реакция магния с азотной кислотой. Азотная кислота является сильным окислителем, поэтому помимо соли и воды образуется продукт восстановления азота, в данном случае — оксид азота(II).

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$H N^{+5} O_3 + Mg^0 = Mg^{+2}(N^{+5}O_3)_2 + N^{+2}O + H_2O$

Составим электронный баланс:

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$ | 3 (Восстановитель, процесс окисления)

$N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$ | 2 (Окислитель, процесс восстановления)

Находим наименьшее общее кратное для числа электронов (6). Таким образом, коэффициент для магния — 3, а для азота, изменившего степень окисления, — 2. Ставим коэффициент 3 перед Mg и Mg(NO₃)₂, и 2 перед NO. Теперь подсчитаем общее количество атомов азота справа: $3 \cdot 2 + 2 = 8$. Ставим коэффициент 8 перед HNO₃. Затем уравниваем водород, ставя коэффициент 4 перед H₂O. Проверка по кислороду (слева $8 \cdot 3 = 24$, справа $3 \cdot 2 \cdot 3 + 2 + 4 = 18 + 2 + 4 = 24$) показывает, что коэффициенты расставлены верно.

Итоговое уравнение реакции:

$8HNO_3 + 3Mg = 3Mg(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$

Ответ: Уравнение реакции: $8HNO_3 + 3Mg = 3Mg(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$. Окислитель — HNO₃ (за счет атома $N^{+5}$), восстановитель — Mg.