Номер 23, страница 25 - 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 23, страница 25.

Условие.

23. Закончите схемы окислительно-восстановительных реакций и расставьте в них коэффициенты с помощью метода электронного баланса.

а) $Ba + H_2O \to$

б) $CO_2 + C \to$

в) $CuO + Al \to$

г) $HCl + Zn \to$

д) $FeO + O_2 \to$

Решение.

Решение 2.

а) Ba + H₂O →

Решение

1. Взаимодействие активного щелочноземельного металла бария с водой приводит к образованию гидроксида бария и выделению водорода.

Схема реакции: $Ba + H_2O \to Ba(OH)_2 + H_2$

2. Определим степени окисления элементов, изменяющих их в ходе реакции:

$ \overset{0}{Ba} + \overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O} \to \overset{+2}{Ba}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2 + \overset{0}{H}_2 $

3. Составим уравнения полуреакций (электронный баланс):

$ \begin{array}{l|c|l} Ba^0 - 2e^- \to Ba^{+2} & 1 & \text{окисление (восстановитель)} \\ 2H^{+1} + 2e^- \to H_2^0 & 1 & \text{восстановление (окислитель)} \end{array} $

4. Количество отданных и принятых электронов равно, поэтому основные коэффициенты равны 1. Расставим их в схеме и уравняем остальные атомы (кислород и водород):

$Ba + 2H_2O \to Ba(OH)_2 + H_2$

Проверка: слева 1 атом Ba, 4 атома H, 2 атома O; справа 1 атом Ba, (2+2)=4 атома H, 2 атома O. Баланс соблюден.

Ответ: $Ba + 2H_2O = Ba(OH)_2 + H_2$.

б) CO₂ + C →

Решение

1. Это реакция сопропорционирования, в которой углерод из двух разных степеней окисления (+4 и 0) переходит в одну промежуточную (+2). Продуктом является оксид углерода(II) или угарный газ.

Схема реакции: $CO_2 + C \to CO$

2. Определим степени окисления:

$ \overset{+4}{C}\overset{-2}{O}_2 + \overset{0}{C} \to \overset{+2}{C}\overset{-2}{O} $

3. Составим электронный баланс:

$ \begin{array}{l|c|l} C^0 - 2e^- \to C^{+2} & 1 & \text{окисление (восстановитель)} \\ C^{+4} + 2e^- \to C^{+2} & 1 & \text{восстановление (окислитель)} \end{array} $

4. Коэффициенты перед окислителем ($CO_2$) и восстановителем ($C$) равны 1. Суммарное количество атомов углерода слева равно 2, поэтому перед продуктом ($CO$) ставим коэффициент 2.

$CO_2 + C \to 2CO$

Проверка: слева 2 атома C, 2 атома O; справа 2 атома C, 2 атома O. Баланс соблюден.

Ответ: $CO_2 + C = 2CO$.

в) CuO + Al →

Решение

1. Это реакция замещения (алюмотермия), где более активный металл алюминий вытесняет менее активную медь из ее оксида. Образуются оксид алюминия и чистая медь.

Схема реакции: $CuO + Al \to Al_2O_3 + Cu$

2. Определим степени окисления:

$ \overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O} + \overset{0}{Al} \to \overset{+3}{Al}_2\overset{-2}{O}_3 + \overset{0}{Cu} $

3. Составим электронный баланс. Наименьшее общее кратное для числа электронов (2 и 3) равно 6.

$ \begin{array}{l|c|l} Al^0 - 3e^- \to Al^{+3} & 2 & \text{окисление (восстановитель)} \\ Cu^{+2} + 2e^- \to Cu^0 & 3 & \text{восстановление (окислитель)} \end{array} $

4. Из баланса следует, что коэффициент перед алюминием ($Al$) равен 2, а перед медью ($Cu$) и ее оксидом ($CuO$) равен 3.

$3CuO + 2Al \to Al_2O_3 + 3Cu$

Проверка: слева 3 атома Cu, 3 атома O, 2 атома Al; справа 2 атома Al, 3 атома O, 3 атома Cu. Баланс соблюден.

Ответ: $3CuO + 2Al = Al_2O_3 + 3Cu$.

г) HCl + Zn →

Решение

1. В реакции замещения цинк, стоящий в ряду активности металлов до водорода, вытесняет его из соляной кислоты. Продуктами являются хлорид цинка и газообразный водород.

Схема реакции: $HCl + Zn \to ZnCl_2 + H_2$

2. Определим степени окисления:

$ \overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl} + \overset{0}{Zn} \to \overset{+2}{Zn}\overset{-1}{Cl}_2 + \overset{0}{H}_2 $

3. Составим электронный баланс:

$ \begin{array}{l|c|l} Zn^0 - 2e^- \to Zn^{+2} & 1 & \text{окисление (восстановитель)} \\ 2H^{+1} + 2e^- \to H_2^0 & 1 & \text{восстановление (окислитель)} \end{array} $

4. Коэффициенты перед $Zn$ и $H_2$ равны 1. Для образования одной молекулы $H_2$ требуется 2 иона $H^{+1}$, следовательно, нужно 2 молекулы $HCl$.

$2HCl + Zn \to ZnCl_2 + H_2$

Проверка: слева 2 атома H, 2 атома Cl, 1 атом Zn; справа 1 атом Zn, 2 атома Cl, 2 атома H. Баланс соблюден.

Ответ: $2HCl + Zn = ZnCl_2 + H_2$.

д) FeO + O₂ →

Решение

1. Это реакция соединения, в которой оксид железа(II) окисляется кислородом до оксида железа(III). Реакция обычно протекает при нагревании.

Схема реакции: $FeO + O_2 \to Fe_2O_3$

2. Определим степени окисления:

$ \overset{+2}{Fe}\overset{-2}{O} + \overset{0}{O}_2 \to \overset{+3}{Fe}_2\overset{-2}{O}_3 $

3. Составим электронный баланс. Наименьшее общее кратное для числа электронов (1 и 4) равно 4.

$ \begin{array}{l|c|l} Fe^{+2} - 1e^- \to Fe^{+3} & 4 & \text{окисление (восстановитель)} \\ O_2^0 + 4e^- \to 2O^{-2} & 1 & \text{восстановление (окислитель)} \end{array} $

4. Из баланса следует, что коэффициент перед $Fe^{+2}$ (т.е. $FeO$) равен 4, а перед $O_2$ — 1. Слева 4 атома железа, поэтому справа ставим коэффициент 2 перед $Fe_2O_3$.

$4FeO + O_2 \to 2Fe_2O_3$

Проверка: слева 4 атома Fe, (4+2)=6 атомов O; справа (2*2)=4 атома Fe, (2*3)=6 атомов O. Баланс соблюден.

Ответ: $4FeO + O_2 = 2Fe_2O_3$.