Номер 19, страница 24 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 3. Повторение и обобщение материала, изученного в 8 классе - номер 19, страница 24.

Условие.

19. Среди предложенных реакций выберите окислительно-восстановительные и расставьте в них коэффициенты с помощью метода электронного баланса.

a) $\text{Ba(OH)}_2 + \text{Cl}_2 \to \text{BaCl}_2 + \text{Ba(ClO}_3)_2 + \text{H}_2\text{O}$

б) $\text{Cu(NO}_3)_2 \to \text{CuO} + \text{NO}_2 + \text{O}_2$

в) $\text{(CuOH)}_2\text{CO}_3 \to \text{CuO} + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

г) $\text{K} + \text{H}_2\text{O} \to \text{KOH} + \text{H}_2$

д) $\text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_3\text{PO}_4 \to \text{CaHPO}_4 + \text{H}_2\text{O}$

Решение.

Решение 2.

а) $Ba(OH)_2 + Cl_2 \rightarrow BaCl_2 + Ba(ClO_3)_2 + H_2O$

Данная реакция является окислительно-восстановительной (реакция диспропорционирования), так как один и тот же элемент (хлор) и повышает, и понижает свою степень окисления.

Решение:

1. Определим степени окисления элементов в веществах до и после реакции:$Ba^{+2}(O^{-2}H^{+1})_2 + \overset{0}{Cl_2} \rightarrow Ba^{+2}\overset{-1}{Cl_2} + Ba^{+2}(\overset{+5}{Cl}O_3^{-2})_2 + H_2^{+1}O^{-2}$

2. Составим полуреакции окисления и восстановления с помощью метода электронного баланса. Хлор является одновременно и окислителем (восстанавливается), и восстановителем (окисляется).

$ \overset{0}{Cl_2} + 2e^- \rightarrow 2\overset{-1}{Cl} $ | 5 | процесс восстановления

$ \overset{0}{Cl_2} - 10e^- \rightarrow 2\overset{+5}{Cl} $ | 1 | процесс окисления

3. Суммарно в реакции участвуют $5 + 1 = 6$ молекул $Cl_2$. При этом образуется $5 \times 2 = 10$ атомов $Cl^{-1}$ и $1 \times 2 = 2$ атома $Cl^{+5}$. Расставим коэффициенты перед продуктами, содержащими хлор: 5 перед $BaCl_2$ и 1 (не пишется) перед $Ba(ClO_3)_2$.

$?Ba(OH)_2 + 6Cl_2 \rightarrow 5BaCl_2 + Ba(ClO_3)_2 + ?H_2O$

4. Уравняем количество атомов бария. Справа $5 + 1 = 6$ атомов $Ba$, значит, слева перед $Ba(OH)_2$ ставим коэффициент 6.

$6Ba(OH)_2 + 6Cl_2 \rightarrow 5BaCl_2 + Ba(ClO_3)_2 + ?H_2O$

5. Уравняем количество атомов водорода и кислорода, подбирая коэффициент для воды. Слева $6 \times 2 = 12$ атомов водорода, значит, справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 6. Проверим по кислороду: слева $6 \times 2 = 12$ атомов, справа $(3 \times 2) \times 1 + 6 = 12$ атомов. Все элементы уравнены.

Ответ: $6Ba(OH)_2 + 6Cl_2 \rightarrow 5BaCl_2 + Ba(ClO_3)_2 + 6H_2O$.

б) $Cu(NO_3)_2 \rightarrow CuO + NO_2 + O_2$

Данная реакция является окислительно-восстановительной (внутримолекулярная), так как изменяются степени окисления атомов, входящих в состав одного и того же сложного вещества.

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

$\overset{+2}{Cu}(\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3})_2 \rightarrow \overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O} + \overset{+4}{N}\overset{-2}{O_2} + \overset{0}{O_2}$

2. Азот в степени окисления +5 является окислителем, а кислород в степени окисления -2 — восстановителем. Составим электронный баланс:

$ \overset{+5}{N} + 1e^- \rightarrow \overset{+4}{N} $ | 4 | процесс восстановления

$ 2\overset{-2}{O} - 4e^- \rightarrow \overset{0}{O_2} $ | 1 | процесс окисления

3. Из баланса следует, что на 4 атома азота, принявших электроны, приходится 1 молекула кислорода, отдавшая электроны. Таким образом, ставим коэффициент 4 перед $NO_2$ и 1 (не пишется) перед $O_2$.

$?Cu(NO_3)_2 \rightarrow ?CuO + 4NO_2 + O_2$

4. Уравняем количество атомов азота. Справа 4 атома, значит, слева перед $Cu(NO_3)_2$ нужен коэффициент 2 (т.к. в одной молекуле 2 атома азота).

$2Cu(NO_3)_2 \rightarrow ?CuO + 4NO_2 + O_2$

5. Уравняем количество атомов меди. Слева 2 атома, значит, справа перед $CuO$ ставим коэффициент 2. Проверим по кислороду: слева $2 \times 3 \times 2 = 12$ атомов, справа $2 + 4 \times 2 + 2 = 12$ атомов. Все элементы уравнены.

Ответ: $2Cu(NO_3)_2 \rightarrow 2CuO + 4NO_2 + O_2$.

в) $(CuOH)_2CO_3 \rightarrow CuO + CO_2 + H_2O$

Это не окислительно-восстановительная реакция. В ходе данной реакции термического разложения степени окисления всех элементов остаются неизменными:

$(\overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_3} \rightarrow \overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O} + \overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

Ответ: Реакция не является окислительно-восстановительной.

г) $K + H_2O \rightarrow KOH + H_2$

Данная реакция является окислительно-восстановительной (реакция замещения).

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

$\overset{0}{K} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{+1}{K}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H} + \overset{0}{H_2}$

2. Калий является восстановителем (окисляется), а водород в составе воды — окислителем (восстанавливается). Составим электронный баланс:

$ \overset{0}{K} - 1e^- \rightarrow \overset{+1}{K} $ | 2 | процесс окисления

$ 2\overset{+1}{H} + 2e^- \rightarrow \overset{0}{H_2} $ | 1 | процесс восстановления

3. Из баланса следует, что на 2 атома калия приходится 1 молекула водорода. Ставим коэффициент 2 перед $K$ и 1 (не пишется) перед $H_2$.

$2K + ?H_2O \rightarrow ?KOH + H_2$

4. Уравняем калий. Слева 2 атома, значит, справа перед $KOH$ ставим коэффициент 2.

$2K + ?H_2O \rightarrow 2KOH + H_2$

5. Уравняем водород. Справа $2 \times 1 + 2 = 4$ атома, значит, слева перед $H_2O$ ставим коэффициент 2. Проверим по кислороду: слева 2 атома, справа 2 атома. Все элементы уравнены.

Ответ: $2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2$.

д) $Ca(OH)_2 + H_3PO_4 \rightarrow CaHPO_4 + H_2O$

Это не окислительно-восстановительная реакция. Это реакция ионного обмена (нейтрализация), в ходе которой степени окисления элементов не изменяются:

$\overset{+2}{Ca}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2 + \overset{+1}{H_3}\overset{+5}{P}\overset{-2}{O_4} \rightarrow \overset{+2}{Ca}\overset{+1}{H}\overset{+5}{P}\overset{-2}{O_4} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

Ответ: Реакция не является окислительно-восстановительной.