Номер 12, страница 64 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

7. Кислород, сера и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 12, страница 64.

Условие.

12. Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса. Назовите образующиеся продукты.

а) $H_2S + O_2 \to$

б) $CH_4 + O_2 \to$

в) $NH_3 + O_2 \to$

г) $ZnS + O_2 \to$

д) $CS_2 + O_2 \to$

Решение.

Решение 2.

а) H₂S + O₂ →

Решение:

Реакция горения сероводорода в избытке кислорода приводит к образованию оксида серы(IV) и воды. Схема реакции:

$H_2S + O_2 \rightarrow SO_2 + H_2O$

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$H_2\overset{-2}{S} + \overset{0}{O_2} \rightarrow \overset{+4}{S}\overset{-2}{O_2} + H_2\overset{-2}{O}$

Сера (S) повышает свою степень окисления с -2 до +4, являясь восстановителем. Кислород (O) понижает свою степень окисления с 0 до -2, являясь окислителем.

Составим электронный баланс:

$S^{-2} - 6e^- \rightarrow S^{+4}$ | 2 (процесс окисления)
$O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 3 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов (6 и 4) равно 12. Находим коэффициенты: 12/6 = 2 для серы, 12/4 = 3 для кислорода.

Подставляем коэффициенты в уравнение. Ставим 2 перед $H_2S$ и $SO_2$. Ставим 3 перед $O_2$.

$2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + H_2O$

Уравниваем количество атомов водорода: слева 4, значит справа перед $H_2O$ ставим 2.

$2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$

Проверяем кислород: слева 3 * 2 = 6, справа 2 * 2 + 2 * 1 = 6. Уравнение сбалансировано.

Продукты реакции: $SO_2$ - оксид серы(IV) (диоксид серы или сернистый газ), $H_2O$ - оксид водорода (вода).

Ответ: $2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$. Образующиеся продукты: оксид серы(IV) и вода.

б) CH₄ + O₂ →

Решение:

Это реакция полного сгорания метана, в результате которой образуются оксид углерода(IV) и вода.

$CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Определим степени окисления:

$\overset{-4}{C}H_4 + \overset{0}{O_2} \rightarrow \overset{+4}{C}O_2 + H_2\overset{-2}{O}$

Углерод (C) повышает степень окисления с -4 до +4 (восстановитель), а кислород (O) понижает с 0 до -2 (окислитель).

Составим электронный баланс:

$C^{-4} - 8e^- \rightarrow C^{+4}$ | 1 (процесс окисления)
$O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 2 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для 8 и 4 равно 8. Коэффициенты: 8/8 = 1 для углерода, 8/4 = 2 для кислорода.

Подставляем коэффициенты в уравнение. Ставим 2 перед $O_2$. Коэффициент 1 перед $CH_4$ и $CO_2$ не пишется.

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Уравниваем водород: слева 4 атома, значит справа ставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

Проверяем кислород: слева 2 * 2 = 4, справа 2 + 2 * 1 = 4. Уравнение сбалансировано.

Продукты реакции: $CO_2$ - оксид углерода(IV) (диоксид углерода или углекислый газ), $H_2O$ - оксид водорода (вода).

Ответ: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$. Образующиеся продукты: оксид углерода(IV) и вода.

в) NH₃ + O₂ →

Решение:

Окисление аммиака кислородом может протекать по-разному. В присутствии катализатора (например, платины) образуется оксид азота(II) и вода. Это наиболее частый пример для демонстрации метода электронного баланса.

$NH_3 + O_2 \rightarrow NO + H_2O$

Определим степени окисления:

$\overset{-3}{N}H_3 + \overset{0}{O_2} \rightarrow \overset{+2}{N}\overset{-2}{O} + H_2\overset{-2}{O}$

Азот (N) повышает степень окисления с -3 до +2 (восстановитель), кислород (O) понижает с 0 до -2 (окислитель).

Составим электронный баланс:

$N^{-3} - 5e^- \rightarrow N^{+2}$ | 4 (процесс окисления)
$O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 5 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для 5 и 4 равно 20. Коэффициенты: 20/5 = 4 для азота, 20/4 = 5 для кислорода.

Подставляем коэффициенты. Ставим 4 перед $NH_3$ и $NO$, 5 перед $O_2$.

$4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + H_2O$

Уравниваем водород: слева 4 * 3 = 12 атомов, значит справа ставим коэффициент 6 перед $H_2O$.

$4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O$

Проверяем кислород: слева 5 * 2 = 10, справа 4 * 1 + 6 * 1 = 10. Уравнение сбалансировано.

Продукты реакции: $NO$ - оксид азота(II), $H_2O$ - оксид водорода (вода).

Ответ: $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{kat} 4NO + 6H_2O$. Образующиеся продукты: оксид азота(II) и вода.

г) ZnS + O₂ →

Решение:

Это реакция обжига сульфида цинка, в результате которой образуются оксид цинка и оксид серы(IV).

$ZnS + O_2 \rightarrow ZnO + SO_2$

Определим степени окисления:

$Zn\overset{-2}{S} + \overset{0}{O_2} \rightarrow ZnO + \overset{+4}{S}O_2$

Степень окисления цинка ($+2$) не меняется. Сера (S) повышает степень окисления с -2 до +4 (восстановитель), а кислород (O) понижает с 0 до -2 (окислитель).

Составим электронный баланс:

$S^{-2} - 6e^- \rightarrow S^{+4}$ | 2 (процесс окисления)
$O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 3 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для 6 и 4 равно 12. Коэффициенты: 12/6 = 2 для серы, 12/4 = 3 для кислорода.

Подставляем коэффициенты. Ставим 2 перед веществами, содержащими серу ($ZnS$ и $SO_2$). Ставим 3 перед $O_2$.

$2ZnS + 3O_2 \rightarrow ZnO + 2SO_2$

Уравниваем цинк: слева 2 атома, значит справа ставим коэффициент 2 перед $ZnO$.

$2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2$

Проверяем кислород: слева 3 * 2 = 6, справа 2 * 1 + 2 * 2 = 6. Уравнение сбалансировано.

Продукты реакции: $ZnO$ - оксид цинка, $SO_2$ - оксид серы(IV).

Ответ: $2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2$. Образующиеся продукты: оксид цинка и оксид серы(IV).

д) CS₂ + O₂ →

Решение:

При сгорании сероуглерода окисляются оба элемента: и углерод, и сера. Образуются их высшие оксиды: оксид углерода(IV) и оксид серы(IV).

$CS_2 + O_2 \rightarrow CO_2 + SO_2$

Определим степени окисления. В сероуглероде углерод имеет степень окисления +4, а сера -2.

$\overset{+4}{C}\overset{-2}{S_2} + \overset{0}{O_2} \rightarrow \overset{+4}{C}O_2 + \overset{+4}{S}O_2$

Углерод степень окисления не меняет. Сера (S) повышает степень окисления с -2 до +4, а кислород (O) понижает с 0 до -2.

Составим электронный баланс, учитывая, что в одной молекуле $CS_2$ два атома серы:

$2S^{-2} - 12e^- \rightarrow 2S^{+4}$ | 1 (процесс окисления)
$O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 3 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для 12 и 4 равно 12. Коэффициенты: 12/12 = 1 для сероуглерода, 12/4 = 3 для кислорода.

Подставляем коэффициенты. Ставим 3 перед $O_2$. Коэффициент 1 перед $CS_2$ не пишется.

$CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + SO_2$

Уравниваем остальные элементы. Углерод: слева 1, справа 1 (уравнено). Сера: слева 2, значит ставим 2 перед $SO_2$.

$CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2$

Проверяем кислород: слева 3 * 2 = 6, справа 2 + 2 * 2 = 6. Уравнение сбалансировано.

Продукты реакции: $CO_2$ - оксид углерода(IV), $SO_2$ - оксид серы(IV).

Ответ: $CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2$. Образующиеся продукты: оксид углерода(IV) и оксид серы(IV).