Страница 33 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Установите соответствие между ионным уравнением и реагентами.

ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ РЕАГЕНТЫ

A) $2OH^{-} + Zn^{2+} = ZnO_2^{2-} + 2H_2O$ 1) $Zn + KOH$

Б) $CO_2 + 2OH^{-} = CO_3^{2-} + H_2O$ 2) $Zn(OH)_2 + KOH$

3) $ZnCl_2 + NaOH$ (избыток)

4) $CaCO_3 + KOH$

5) $KOH + CO_2$

Ответ:

В данном сокращенном ионном уравнении показано взаимодействие ионов цинка $ \text{Zn}^{2+} $ и гидроксид-ионов $ \text{OH}^- $. Источником ионов $ \text{Zn}^{2+} $ является растворимая соль цинка, а источником $ \text{OH}^- $ – щелочь. Продуктом является цинкат-ион $ \text{ZnO}_2^{2-} $, который образуется при реакции с избытком щелочи. Стоит отметить, что ионное уравнение в задании содержит стехиометрическую ошибку: для баланса заряда и массы перед $ \text{OH}^- $ должен стоять коэффициент 4. Правильное уравнение: $ \text{Zn}^{2+} + 4\text{OH}^- = \text{ZnO}_2^{2-} + 2\text{H}_2\text{O} $.

Из предложенных реагентов только пара 3) $ \text{ZnCl}_2 + \text{NaOH} $ (избыток) соответствует данному процессу. $ \text{ZnCl}_2 $ – растворимая соль, является источником ионов $ \text{Zn}^{2+} $, а $ \text{NaOH} $ – щелочь, источник ионов $ \text{OH}^- $. Реакция в избытке щелочи приводит к образованию цинката натрия. Молекулярное уравнение реакции: $ \text{ZnCl}_2 + 4\text{NaOH} = \text{Na}_2\text{ZnO}_2 + 2\text{NaCl} + 2\text{H}_2\text{O} $. Таким образом, реагенты под номером 3 соответствуют ионному уравнению А.

Ответ: 3

Это сокращенное ионное уравнение описывает реакцию кислотного оксида $ \text{CO}_2 $ со щелочью (источником ионов $ \text{OH}^- $) с образованием карбонат-иона $ \text{CO}_3^{2-} $. Такая реакция происходит при пропускании диоксида углерода через раствор щелочи.

Этому процессу соответствует пара реагентов 5) $ \text{KOH} + \text{CO}_2 $. Молекулярное уравнение реакции: $ \text{CO}_2 + 2\text{KOH} = \text{K}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} $. Полное ионное уравнение для этой реакции: $ \text{CO}_2 + 2\text{K}^+ + 2\text{OH}^- = 2\text{K}^+ + \text{CO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} $. После сокращения ионов-наблюдателей ($ \text{K}^+ $) получается ионное уравнение, полностью совпадающее с данным в задании. Следовательно, реагенты под номером 5 соответствуют ионному уравнению Б.

Ответ: 5

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

$Fe(OH)_2 + O_2 + H_2O \rightarrow Fe(OH)_3$

Решение:

Для расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительной реакции $Fe(OH)_2 + O_2 + H_2O \rightarrow Fe(OH)_3$ воспользуемся методом электронного баланса.

1. Определим степени окисления (с.о.) элементов в веществах до и после реакции:

$\overset{+2}{Fe}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2 + \overset{0}{O}_2 + \overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{+3}{Fe}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_3$

Степени окисления изменяют железо (Fe) и кислород (O) из молекулы $O_2$.

Железо повышает степень окисления с +2 до +3, то есть окисляется.
Кислород понижает степень окисления с 0 до -2, то есть восстанавливается.

2. Составим полуреакции для процессов окисления и восстановления:

$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$ (процесс окисления)
$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ (процесс восстановления)

3. Найдём коэффициенты, уравняв число отданных и принятых электронов. Наименьшее общее кратное для чисел 1 и 4 равно 4. Домножим полуреакции на соответствующие множители:

$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$ | 4
$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1

Из баланса следует, что $Fe(OH)_2$ (содержит $Fe^{+2}$) является восстановителем, а $O_2$ (содержит $O^0$) — окислителем.

4. Подставим полученные коэффициенты в схему реакции: коэффициент 4 перед соединениями железа и 1 (не пишется) перед кислородом.

$4Fe(OH)_2 + O_2 + H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$

5. Уравняем количество атомов водорода (H) и кислорода (O) в левой и правой частях, подбирая коэффициент для воды ($H_2O$).

В правой части: $4$ атома Fe, $4 \times 3 = 12$ атомов H и $4 \times 3 = 12$ атомов O.
В левой части (без учёта $H_2O$): $4$ атома Fe, $4 \times 2 = 8$ атомов H и $(4 \times 2) + 2 = 10$ атомов O.

Для того чтобы уравнять атомы, в левой части не хватает $12 - 8 = 4$ атомов H и $12 - 10 = 2$ атомов O. Это соответствует двум молекулам воды ($2H_2O$).

Окончательное уравнение реакции выглядит так:

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$

Ответ:

Уравнение реакции с расставленными коэффициентами: $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$.
Окислитель: $O_2$ (кислород).
Восстановитель: $Fe(OH)_2$ (гидроксид железа(II)).