Номер 2, страница 116 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. С помощью метода электронного баланса составьте уравнения реакций, соответствующих следующим схемам:

a) $HNO_3$(разб.) + $Sn$ $\rightarrow$ $Sn(NO_3)_2$ + $N_2$ + ____

б) $HNO_3$(разб.) + $Mg$ $\rightarrow$ $N_2O$ + ____ + ____

в) $HNO_3$(конц.) + $Cu$ $\rightarrow$ ____ + ____ + ____

г) $H_2SO_4$(конц.) + $Zn$ $\rightarrow$ $H_2S$ + ____ + ____

а) HNO₃(разб.) + Sn → Sn(NO₃)₂ + N₂ + ...

Решение

При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с металлами, как правило, образуется соль металла, вода и один из продуктов восстановления азота. В данном случае это $N_2$. Полная схема реакции выглядит так:

HNO₃ + Sn → Sn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

Определим степени окисления элементов, участвующих в окислительно-восстановительном процессе:

Олово (Sn) повышает свою степень окисления: $Sn^0 \to Sn^{+2}$.

Азот (N) понижает свою степень окисления: $N^{+5} \to N_2^0$.

Составим уравнения полуреакций (электронный баланс):

$Sn^0 - 2e^- \to Sn^{+2}$ | 5 | процесс окисления, Sn – восстановитель

$2N^{+5} + 10e^- \to N_2^0$ | 1 | процесс восстановления, HNO₃ (за счет $N^{+5}$) – окислитель

Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (2 и 10) равно 10. Отсюда находим коэффициенты: 5 для процесса окисления и 1 для процесса восстановления.

Подставим коэффициенты в уравнение реакции. Ставим 5 перед Sn и Sn(NO₃)₂:

...HNO₃ + 5Sn → 5Sn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

Теперь уравняем количество атомов азота. Справа их $5 \times 2 + 2 = 12$. Следовательно, перед HNO₃ слева нужно поставить коэффициент 12.

12HNO₃ + 5Sn → 5Sn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

Уравняем атомы водорода. Слева в 12 молекулах HNO₃ содержится 12 атомов H. Чтобы справа их тоже стало 12, перед H₂O ставим коэффициент 6.

12HNO₃ + 5Sn → 5Sn(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

Проверим баланс атомов кислорода. Слева: $12 \times 3 = 36$. Справа: $5 \times (3 \times 2) + 6 = 30 + 6 = 36$. Все коэффициенты расставлены верно.

Ответ: 12HNO₃(разб.) + 5Sn → 5Sn(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

б) HNO₃(разб.) + Mg → N₂O + ... + ...

Решение

Магний – активный металл. При его реакции с разбавленной азотной кислотой образуется нитрат магния (Mg(NO₃)₂), оксид азота(I) (N₂O) и вода (H₂O). Схема реакции:

HNO₃ + Mg → Mg(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

Определим степени окисления изменяющихся элементов:

Магний (Mg) окисляется: $Mg^0 \to Mg^{+2}$.

Азот (N) восстанавливается: $N^{+5} \to N^{+1}$ (в N₂O).

Составим электронный баланс:

$Mg^0 - 2e^- \to Mg^{+2}$ | 4 | процесс окисления, Mg – восстановитель

$2N^{+5} + 8e^- \to N_2^{+1}$ | 1 | процесс восстановления, HNO₃ (за счет $N^{+5}$) – окислитель

Наименьшее общее кратное для 2 и 8 равно 8. Находим коэффициенты: 4 для магния и 1 для оксида азота(I).

Расставим коэффициенты в уравнении. Ставим 4 перед Mg и Mg(NO₃)₂:

...HNO₃ + 4Mg → N₂O + 4Mg(NO₃)₂ + H₂O

Уравняем азот. Справа его $2 + 4 \times 2 = 10$ атомов. Значит, перед HNO₃ ставим коэффициент 10.

10HNO₃ + 4Mg → N₂O + 4Mg(NO₃)₂ + H₂O

Уравняем водород. Слева 10 атомов. Чтобы справа их стало 10, перед H₂O ставим коэффициент 5.

10HNO₃ + 4Mg → N₂O + 4Mg(NO₃)₂ + 5H₂O

Проверим по кислороду. Слева: $10 \times 3 = 30$. Справа: $1 + 4 \times (3 \times 2) + 5 = 1 + 24 + 5 = 30$. Уравнение сбалансировано.

Ответ: 10HNO₃(разб.) + 4Mg → 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

в) HNO₃(конц.) + Cu → ... + ... + ...

Решение

При реакции меди с концентрированной азотной кислотой образуется нитрат меди(II) (Cu(NO₃)₂), диоксид азота (NO₂) и вода (H₂O). Схема реакции:

HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

Определим степени окисления изменяющихся элементов:

Медь (Cu) окисляется: $Cu^0 \to Cu^{+2}$.

Азот (N) восстанавливается: $N^{+5} \to N^{+4}$.

Составим электронный баланс:

$Cu^0 - 2e^- \to Cu^{+2}$ | 1 | процесс окисления, Cu – восстановитель

$N^{+5} + 1e^- \to N^{+4}$ | 2 | процесс восстановления, HNO₃ (за счет $N^{+5}$) – окислитель

Наименьшее общее кратное для 2 и 1 равно 2. Находим коэффициенты: 1 для меди и 2 для диоксида азота.

Расставим коэффициенты в уравнении. Ставим 1 (не пишется) перед Cu и Cu(NO₃)₂, и 2 перед NO₂:

...HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O

Уравняем азот. Справа его $2 + 2 = 4$ атома. Следовательно, перед HNO₃ ставим коэффициент 4.

4HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O

Уравняем водород. Слева 4 атома. Чтобы справа их стало 4, перед H₂O ставим коэффициент 2.

4HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Проверим по кислороду. Слева: $4 \times 3 = 12$. Справа: $(3 \times 2) + (2 \times 2) + 2 = 6 + 4 + 2 = 12$. Уравнение сбалансировано.

Ответ: 4HNO₃(конц.) + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

г) H₂SO₄(конц.) + Zn → H₂S + ... + ...

Решение

Цинк – активный металл, поэтому при реакции с концентрированной серной кислотой происходит глубокое восстановление серы до сероводорода (H₂S). Также образуются соль сульфат цинка (ZnSO₄) и вода (H₂O). Схема реакции:

H₂SO₄ + Zn → ZnSO₄ + H₂S + H₂O

Определим степени окисления изменяющихся элементов:

Цинк (Zn) окисляется: $Zn^0 \to Zn^{+2}$.

Сера (S) восстанавливается: $S^{+6} \to S^{-2}$.

Составим электронный баланс:

$Zn^0 - 2e^- \to Zn^{+2}$ | 4 | процесс окисления, Zn – восстановитель

$S^{+6} + 8e^- \to S^{-2}$ | 1 | процесс восстановления, H₂SO₄ (за счет $S^{+6}$) – окислитель

Наименьшее общее кратное для 2 и 8 равно 8. Находим коэффициенты: 4 для цинка и 1 для сероводорода.

Расставим коэффициенты в уравнении. Ставим 4 перед Zn и ZnSO₄, и 1 (не пишется) перед H₂S:

...H₂SO₄ + 4Zn → 4ZnSO₄ + H₂S + H₂O

Уравняем серу. Справа $4 + 1 = 5$ атомов. Значит, перед H₂SO₄ ставим коэффициент 5.

5H₂SO₄ + 4Zn → 4ZnSO₄ + H₂S + H₂O

Уравняем водород. Слева $5 \times 2 = 10$ атомов. Справа 2 атома в H₂S, значит в H₂O должно быть $10 - 2 = 8$ атомов, т.е. ставим коэффициент 4 перед H₂O.

5H₂SO₄ + 4Zn → 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

Проверим по кислороду. Слева: $5 \times 4 = 20$. Справа: $4 \times 4 + 4 = 16 + 4 = 20$. Уравнение сбалансировано.

Ответ: 5H₂SO₄(конц.) + 4Zn → 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O