Страница 28 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Установите соответствие между ионным уравнением реакции и реагентами.

ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ

А) $CO_3^{2-} + 2H^{+} = CO_2 \uparrow + H_2O$

Б) $Cl^{-} + Ag^{+} = AgCl \downarrow$

РЕАГЕНТЫ

1) $AgI + HCl$

2) $AgNO_3 + AlCl_3$

3) $CaCO_3 + HCl$

4) $(NH_4)_2CO_3 + HNO_3$

5) $NH_4HCO_3 + HCl$

Ответ:

А Б

Решение

Для того чтобы установить соответствие, необходимо проанализировать каждое ионное уравнение и подобрать пару реагентов, реакция между которыми приводит к данному уравнению.

А) $CO_3^{2-} + 2H^+ = CO_2↑ + H_2O$

Это сокращенное ионное уравнение описывает реакцию между карбонат-ионом ($CO_3^{2-}$) и ионами водорода ($H^+$), в результате которой образуется углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$). Такая реакция протекает при взаимодействии растворимого карбоната с сильной кислотой.
Проанализируем предложенные варианты реагентов:

1) $AgI + HCl$ – не подходит, так как в реакции нет карбонат-ионов.

2) $AgNO_3 + AlCl_3$ – не подходит, так как в реакции нет ни карбонат-ионов, ни ионов водорода.

3) $CaCO_3 + HCl$ – карбонат кальция ($CaCO_3$) является нерастворимой солью. В ионном уравнении он должен быть записан в молекулярной форме: $CaCO_3(тв) + 2H^+ = Ca^{2+} + CO_2↑ + H_2O$. Это уравнение не совпадает с заданным.

4) $(NH_4)_2CO_3 + HNO_3$ – карбонат аммония ($(NH_4)_2CO_3$) является растворимой солью и служит источником ионов $CO_3^{2-}$. Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой и служит источником ионов $H^+$.
Молекулярное уравнение реакции: $(NH_4)_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2NH_4NO_3 + H_2O + CO_2↑$.
Полное ионное уравнение: $2NH_4^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow 2NH_4^+ + 2NO_3^- + H_2O + CO_2↑$.
После сокращения ионов-зрителей ($NH_4^+$ и $NO_3^-$) получаем сокращенное ионное уравнение, которое полностью совпадает с заданным: $CO_3^{2-} + 2H^+ = CO_2↑ + H_2O$. Этот вариант является верным.

5) $NH_4HCO_3 + HCl$ – не подходит, так как в реакцию вступает гидрокарбонат-ион ($HCO_3^-$), а не карбонат-ион.

Ответ: 4

Б) $Cl^- + Ag^+ = AgCl↓$

Это сокращенное ионное уравнение реакции осаждения, в которой ионы хлора ($Cl^-$) и ионы серебра ($Ag^+$) образуют нерастворимый осадок хлорида серебра ($AgCl$). Для этого необходимо смешать растворимую соль, содержащую ион $Cl^-$, и растворимую соль, содержащую ион $Ag^+$.
Проанализируем предложенные варианты реагентов:

1) $AgI + HCl$ – не подходит, так как иодид серебра ($AgI$) нерастворим и не может служить источником ионов $Ag^+$ в растворе.

2) $AgNO_3 + AlCl_3$ – нитрат серебра ($AgNO_3$) является растворимой солью и источником ионов $Ag^+$. Хлорид алюминия ($AlCl_3$) является растворимой солью и источником ионов $Cl^-$.
Молекулярное уравнение реакции: $3AgNO_3 + AlCl_3 \rightarrow 3AgCl↓ + Al(NO_3)_3$.
Полное ионное уравнение: $3Ag^+ + 3NO_3^- + Al^{3+} + 3Cl^- \rightarrow 3AgCl↓ + Al^{3+} + 3NO_3^-$.
После сокращения ионов-зрителей ($Al^{3+}$ и $NO_3^-$) получаем сокращенное ионное уравнение: $Ag^+ + Cl^- = AgCl↓$. Этот вариант полностью соответствует заданному.

3) $CaCO_3 + HCl$ – не подходит, так как в реакции нет ионов серебра.

4) $(NH_4)_2CO_3 + HNO_3$ – не подходит, так как в реакции нет ни ионов хлора, ни ионов серебра.

5) $NH_4HCO_3 + HCl$ – не подходит, так как в реакции нет ионов серебра.

Ответ: 2

4. Расставьте коэффициенты в схеме реакции с помощью метода электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.

$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2S + H_2O$

Расставьте коэффициенты в схеме реакции с помощью метода электронного баланса

1. Первым шагом определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах, чтобы найти элементы, которые их изменяют.

$ \overset{0}{Zn} + \overset{+1}{H_2}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} \rightarrow \overset{+2}{Zn}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{S} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} $

Степени окисления изменяют цинк ($Zn$) и сера ($S$). Цинк окисляется (повышает степень окисления с 0 до +2), а сера восстанавливается (понижает степень окисления с +6 до -2).

2. Составим полуреакции окисления и восстановления.

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$ (процесс окисления)
$S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}$ (процесс восстановления)

3. Составим электронный баланс, чтобы найти коэффициенты. Число отданных электронов должно быть равно числу принятых. Для этого находим наименьшее общее кратное для чисел электронов (2 и 8), оно равно 8. Затем определяем множители для каждой полуреакции.

$Zn^0 \rightarrow Zn^{+2} + 2e^-$ | $ \mathbf{4} $
$S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}$ | $ \mathbf{1} $

Полученные числа (4 и 1) являются коэффициентами в уравнении реакции. Коэффициент 4 относится к цинку, а 1 — к сере, которая восстанавливается.

4. Расставим коэффициенты в уравнении. Ставим 4 перед $Zn$ и $ZnSO_4$.

$4Zn + H_2SO_4 \rightarrow 4ZnSO_4 + H_2S + H_2O$

Далее уравниваем атомы серы. Справа $4$ атома в $4ZnSO_4$ и $1$ атом в $H_2S$ (коэффициент 1 из баланса), всего $4+1=5$ атомов серы. Следовательно, перед $H_2SO_4$ слева ставим коэффициент 5.

$4Zn + 5H_2SO_4 \rightarrow 4ZnSO_4 + H_2S + H_2O$

Теперь уравниваем атомы водорода. Слева в $5H_2SO_4$ находится $5 \times 2 = 10$ атомов водорода. Справа 2 атома в $H_2S$. Значит, на воду приходится $10 - 2 = 8$ атомов водорода. Ставим коэффициент 4 перед $H_2O$.

Итоговое уравнение:

$4Zn + 5H_2SO_4 = 4ZnSO_4 + H_2S + 4H_2O$

5. Проверяем правильность расстановки коэффициентов по числу атомов кислорода. Слева: $5 \times 4 = 20$. Справа: в $4ZnSO_4$ имеем $4 \times 4 = 16$ атомов, в $4H_2O$ имеем $4 \times 1 = 4$ атома. Итого: $16 + 4 = 20$. Баланс соблюден.

Ответ: $4Zn + 5H_2SO_4 = 4ZnSO_4 + H_2S + 4H_2O$.

Укажите окислитель и восстановитель

Окислитель — это вещество, в состав которого входит элемент, принимающий электроны и понижающий свою степень окисления. В данной реакции это серная кислота ($H_2SO_4$), так как атом серы $S^{+6}$ принимает электроны и восстанавливается до $S^{-2}$.
Восстановитель — это вещество, в состав которого входит элемент, отдающий электроны и повышающий свою степень окисления. В данной реакции это цинк ($Zn$), так как атом $Zn^0$ отдает электроны и окисляется до $Zn^{+2}$.

Ответ: Окислитель: $H_2SO_4$ (серная кислота); восстановитель: $Zn$ (цинк).