Номер 4, страница 46 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Установите соответствие между происходящим с атомами неметалла процессом и схемой реакции.

ПРОЦЕСС

А) окисление

Б) восстановление

СХЕМА РЕАКЦИИ

1) $Fe + Cl_2 \to$

2) $KClO_3 + P \to$

3) $Cl_2 + FeBr_3 \to$

4) $H_2 + V_2O_5 \to$

Ответ:

Расставьте коэффициенты в схемах реакций с помощью метода электронного баланса.

А) окисление

Процесс окисления — это отдача электронов, сопровождающаяся повышением степени окисления. Нам нужно найти реакцию, в которой атом неметалла повышает свою степень окисления (выступает восстановителем).
Рассмотрим схему реакции 4: $H_2 + V_2O_5 \rightarrow V + H_2O$.
Определим степени окисления элементов до и после реакции: $H_2^0 + V_2^{+5}O_5^{-2} \rightarrow V^0 + H_2^{+1}O^{-2}$.
Степень окисления неметалла водорода ($H$) изменяется с $0$ в простом веществе $H_2$ до $+1$ в соединении $H_2O$. Происходит повышение степени окисления, следовательно, неметалл водород окисляется.

Ответ: 4

Б) восстановление

Процесс восстановления — это присоединение электронов, сопровождающееся понижением степени окисления. Нам нужно найти реакцию, в которой атом неметалла понижает свою степень окисления (выступает окислителем).
Рассмотрим схему реакции 1: $Fe + Cl_2 \rightarrow FeCl_3$.
Определим степени окисления элементов до и после реакции: $Fe^0 + Cl_2^0 \rightarrow Fe^{+3}Cl_3^{-1}$.
Степень окисления неметалла хлора ($Cl$) изменяется с $0$ в простом веществе $Cl_2$ до $-1$ в соединении $FeCl_3$. Происходит понижение степени окисления, следовательно, неметалл хлор восстанавливается.

Ответ: 1

Расставьте коэффициенты в схемах реакций с помощью метода электронного баланса.

1) $Fe + Cl_2 \rightarrow FeCl_3$

Решение:
Определяем степени окисления элементов, которые их изменяют:
$Fe^0 + Cl_2^0 \rightarrow Fe^{+3}Cl_3^{-1}$
Составляем полуреакции окисления и восстановления:
$Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{+3}$ | 2 (восстановитель)
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ | 3 (окислитель)
Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (3 и 2) равно 6. Находим множители: 6/3=2 и 6/2=3.
Подставляем коэффициенты в уравнение реакции:
$2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

Ответ: $2Fe + 3Cl_2 = 2FeCl_3$

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

Решение:
Определяем степени окисления элементов, которые их изменяют:
$K^{+1}Cl^{+5}O_3^{-2} + P^0 \rightarrow K^{+1}Cl^{-1} + P_2^{+5}O_5^{-2}$
Составляем полуреакции окисления и восстановления:
$P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}$ | 6 (восстановитель)
$Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}$ | 5 (окислитель)
Наименьшее общее кратное для 5 и 6 равно 30. Множители: 30/5=6, 30/6=5.
Подставляем коэффициенты. Перед соединениями с фосфором ставим 6, а перед соединениями с хлором – 5. Учитываем, что в продукте $P_2O_5$, поэтому коэффициент перед ним будет 3 ($6P = 3P_2$).
$5KClO_3 + 6P \rightarrow 5KCl + 3P_2O_5$
Проверяем кислород: $5 \times 3 = 15$ слева, $3 \times 5 = 15$ справа. Баланс соблюден.

Ответ: $5KClO_3 + 6P = 5KCl + 3P_2O_5$

3) $Cl_2 + FeBr_3 \rightarrow FeCl_3 + Br_2$

Решение:
Определяем степени окисления элементов, которые их изменяют:
$Cl_2^0 + Fe^{+3}Br_3^{-1} \rightarrow Fe^{+3}Cl_3^{-1} + Br_2^0$
Составляем полуреакции окисления и восстановления:
$2Br^{-1} - 2e^- \rightarrow Br_2^0$ | 3 (восстановитель)
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ | 3 (окислитель)
Количество отданных и принятых электронов в базовых полуреакциях одинаково (2). Однако, чтобы сбалансировать атомы ($Br$ и $Cl$), необходимо учесть их количество в формулах ($FeBr_3, FeCl_3$). Возьмем 2 молекулы $FeBr_3$, чтобы получить четное число атомов брома (6). Тогда процесс окисления: $6Br^{-1} - 6e^- \rightarrow 3Br_2^0$. Для компенсации 6 электронов потребуется 3 молекулы хлора: $3Cl_2^0 + 6e^- \rightarrow 6Cl^{-1}$.
Подставляем коэффициенты в уравнение:
$3Cl_2 + 2FeBr_3 \rightarrow 2FeCl_3 + 3Br_2$

Ответ: $3Cl_2 + 2FeBr_3 = 2FeCl_3 + 3Br_2$

4) $H_2 + V_2O_5 \rightarrow V + H_2O$

Решение:
Определяем степени окисления элементов, которые их изменяют:
$H_2^0 + V_2^{+5}O_5^{-2} \rightarrow V^0 + H_2^{+1}O^{-2}$
Составляем полуреакции окисления и восстановления:
$H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$ | 5 (восстановитель)
$V^{+5} + 5e^- \rightarrow V^0$ | 2 (окислитель)
Наименьшее общее кратное для 2 и 5 равно 10. Множители: 10/2=5, 10/5=2.
Подставляем коэффициенты. Перед $H_2$ ставим 5. Перед $V$ ставим 2, а перед $V_2O_5$ оставляем 1 (т.к. в молекуле уже 2 атома ванадия).
$5H_2 + V_2O_5 \rightarrow 2V + 5H_2O$
Проверяем кислород: 5 слева, 5 справа. Баланс соблюден.

Ответ: $5H_2 + V_2O_5 = 2V + 5H_2O$