Номер 21, 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 21, страница 24.

Условие.

21. Для реакции

$P + H_2SO_4 \rightarrow H_3PO_4 + SO_2 + H_2O$

составьте электронный баланс, расставьте коэффициенты и укажите окислитель и восстановитель.

Решение.

Решение 2.

Решение

Данная реакция является окислительно-восстановительной. Для расстановки коэффициентов воспользуемся методом электронного баланса.

1. Сначала определим степени окисления элементов в каждом веществе до и после реакции, чтобы выявить, какие элементы изменили свои степени окисления.

$ \stackrel{0}{P} + H_2\stackrel{+6}{S}O_4 \rightarrow H_3\stackrel{+5}{P}O_4 + \stackrel{+4}{S}O_2 + H_2O $

Из схемы видно, что степени окисления изменили фосфор (с 0 до +5) и сера (с +6 до +4).

2. Составим полуреакции окисления (отдачи электронов) и восстановления (принятия электронов).

Фосфор отдает 5 электронов, его степень окисления повышается. Это процесс окисления.
$ P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5} $

Сера принимает 2 электрона, ее степень окисления понижается. Это процесс восстановления.
$ S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4} $

3. Составим электронный баланс. Число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем. Для этого найдем наименьшее общее кратное для чисел 5 и 2, которое равно 10. Затем разделим его на число отданных и принятых электронов, чтобы найти коэффициенты.

$ \begin{array}{c|c|c|l} P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5} & 10:5=2 & \text{процесс окисления} \\ \hline S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4} & 10:2=5 & \text{процесс восстановления} \end{array} $

Коэффициент 2 относится к фосфору, а коэффициент 5 – к сере.

4. Расставим полученные коэффициенты в уравнении реакции. Ставим 2 перед $P$ и $H_3PO_4$. Ставим 5 перед $H_2SO_4$ и $SO_2$.

$ 2P + 5H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 5SO_2 + H_2O $

5. Теперь уравняем количество атомов водорода (H) и кислорода (O).
Слева (в реагентах) 10 атомов водорода ($5 \times 2$).
Справа (в продуктах) в $H_3PO_4$ содержится $2 \times 3 = 6$ атомов водорода. Чтобы уравнять, нам не хватает $10 - 6 = 4$ атомов водорода. Для этого перед $H_2O$ ставим коэффициент 2 ($2 \times 2 = 4$).

Итоговое уравнение:

$ 2P + 5H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 5SO_2 + 2H_2O $

Проверим баланс атомов кислорода:
Слева: $5 \times 4 = 20$.
Справа: $2 \times 4 + 5 \times 2 + 2 \times 1 = 8 + 10 + 2 = 20$.
Баланс соблюден. Коэффициенты расставлены верно.

6. Определим окислитель и восстановитель.
Восстановитель – вещество, содержащее атом, который отдает электроны (окисляется). В данном случае это простой фосфор, $P$.
Окислитель – вещество, содержащее атом, который принимает электроны (восстанавливается). В данном случае это серная кислота, $H_2SO_4$ (за счет атома серы $S^{+6}$).

Ответ:

Уравнение реакции: $ 2P + 5H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 5SO_2 + 2H_2O $.

Электронный баланс:

$ \begin{array}{c|c|l} P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5} & 2 \\ \hline S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4} & 5 \end{array} $

Окислитель: серная кислота $H_2SO_4$ (за счет $S^{+6}$). Восстановитель: фосфор $P$.