Номер 14, страница 51 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 6. Галогены и их соединения - номер 14, страница 51.

Условие.

14. Составьте уравнения реакций, которые могут протекать между следующими веществами: бромом, гидроксидом натрия, концентрированной серной кислотой. Окислительно-восстановительные реакции уравняйте с помощью метода электронного баланса, а реакции ионного обмена запишите в молекулярной, полной и сокращённой ионной форме.

Решение.

Решение 2.

Между указанными веществами (бром $Br_2$, гидроксид натрия $NaOH$, концентрированная серная кислота $H_2SO_4$) могут протекать следующие реакции:

а) Взаимодействие брома с раствором гидроксида натрия на холоде

Это окислительно-восстановительная реакция диспропорционирования. Бром ($Br_2$) в степени окисления 0 одновременно и окисляется до +1, и восстанавливается до -1. Бром является и окислителем, и восстановителем.

Молекулярное уравнение реакции:

$Br_2 + 2NaOH \rightarrow NaBr + NaBrO + H_2O$

Электронный баланс:

$Br^0 + 1e^- \rightarrow Br^{-1}$ | 1 | окислитель (процесс восстановления)
$Br^0 - 1e^- \rightarrow Br^{+1}$ | 1 | восстановитель (процесс окисления)

Ответ: $Br_2 + 2NaOH \rightarrow NaBr + NaBrO + H_2O$.

б) Взаимодействие брома с горячим раствором гидроксида натрия

При нагревании также протекает реакция диспропорционирования, но бром окисляется до более высокой степени окисления +5, образуя бромат натрия.

Молекулярное уравнение реакции:

$3Br_2 + 6NaOH \xrightarrow{t^\circ} 5NaBr + NaBrO_3 + 3H_2O$

Электронный баланс:

$Br^0 + 1e^- \rightarrow Br^{-1}$ | 5 | окислитель (процесс восстановления)
$Br^0 - 5e^- \rightarrow Br^{+5}$ | 1 | восстановитель (процесс окисления)

Суммарно в реакции участвуют 6 атомов брома ($3Br_2$), из которых 5 восстанавливаются и 1 окисляется, что определяет коэффициенты перед солями $NaBr$ и $NaBrO_3$.

Ответ: $3Br_2 + 6NaOH \xrightarrow{t^\circ} 5NaBr + NaBrO_3 + 3H_2O$.

в) Взаимодействие гидроксида натрия с концентрированной серной кислотой

Это реакция ионного обмена — нейтрализация сильного основания сильной кислотой. Реакция протекает бурно с выделением большого количества теплоты.

Молекулярное уравнение:

$2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение (все сильные электролиты диссоциируют на ионы):

$2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение (после исключения ионов-наблюдателей $Na^+$ и $SO_4^{2-}$):

$2H^+ + 2OH^- \rightarrow 2H_2O$

Упрощенная форма сокращенного ионного уравнения:

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Ответ: Молекулярное уравнение: $2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$. Полное ионное: $2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$. Сокращенное ионное: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$.

г) Взаимодействие брома с концентрированной серной кислотой

Концентрированная серная кислота — сильный окислитель. Бром, как и другие галогены (кроме фтора), может быть ею окислен, хотя эта реакция требует жестких условий (нагревания). Сера из степени окисления +6 ($H_2SO_4$) восстанавливается до +4 ($SO_2$), а бром из 0 ($Br_2$) окисляется до +5 (образуя бромную кислоту $HBrO_3$).

Молекулярное уравнение реакции:

$Br_2 + 5H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t^\circ} 2HBrO_3 + 5SO_2\uparrow + 4H_2O$

Электронный баланс:

$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ | 5 | окислитель (процесс восстановления)
$Br_2^0 - 10e^- \rightarrow 2Br^{+5}$ | 1 | восстановитель (процесс окисления)

Следует отметить, что в школьном курсе химии часто считают, что эта реакция не протекает из-за недостаточной окислительной активности серной кислоты по отношению к брому.

Ответ: $Br_2 + 5H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t^\circ} 2HBrO_3 + 5SO_2\uparrow + 4H_2O$.