Номер 4, страница 93, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Составьте уравнения реакций получения алюмотермическим методом металлов из следующих оксидов: $V_2O_5$; $MnO_2$; $MoO_3$; $TiO_2$. Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в данных реакциях.

Алюмотермия — это метод получения металлов, основанный на восстановлении их оксидов металлическим алюминием при высокой температуре. Алюминий выступает в роли сильного восстановителя. Общая схема реакции выглядит так: оксид металла + алюминий → металл + оксид алюминия ($Al_2O_3$). Для уравнивания реакций воспользуемся методом электронного баланса.

V₂O₅

1. Составляем схему реакции восстановления оксида ванадия(V) алюминием:

$V_2O_5 + Al \rightarrow V + Al_2O_3$

2. Определяем степени окисления элементов, которые их изменили, и составляем электронный баланс. Ванадий восстанавливается (понижает степень окисления), а алюминий окисляется (повышает степень окисления).

$V_2^{+5}O_5^{-2} + Al^0 \rightarrow V^0 + Al_2^{+3}O_3^{-2}$

$2V^{+5} + 10e^{-} \rightarrow 2V^0 \quad | \times 3$ (процесс восстановления, $V^{+5}$ – окислитель)

$Al^0 - 3e^{-} \rightarrow Al^{+3} \quad \quad | \times 10$ (процесс окисления, $Al^0$ – восстановитель)

3. Используя найденные коэффициенты, записываем сбалансированное уравнение. Из баланса следует, что на 3 молекулы $V_2O_5$ (что дает $3 \times 2 = 6$ атомов V) требуется 10 атомов Al. В результате образуется 6 атомов V и 5 молекул $Al_2O_3$ (чтобы было $5 \times 2 = 10$ атомов Al).

Ответ: $3V_2O_5 + 10Al \rightarrow 6V + 5Al_2O_3$

MnO₂

1. Схема реакции восстановления оксида марганца(IV):

$MnO_2 + Al \rightarrow Mn + Al_2O_3$

2. Определяем степени окисления и составляем электронный баланс:

$Mn^{+4}O_2^{-2} + Al^0 \rightarrow Mn^0 + Al_2^{+3}O_3^{-2}$

$Mn^{+4} + 4e^{-} \rightarrow Mn^0 \quad | \times 3$ (процесс восстановления, $Mn^{+4}$ – окислитель)

$Al^0 - 3e^{-} \rightarrow Al^{+3} \quad | \times 4$ (процесс окисления, $Al^0$ – восстановитель)

3. Расставляем коэффициенты в уравнении: на 3 атома марганца требуется 4 атома алюминия.

Ответ: $3MnO_2 + 4Al \rightarrow 3Mn + 2Al_2O_3$

MoO₃

1. Схема реакции восстановления оксида молибдена(VI):

$MoO_3 + Al \rightarrow Mo + Al_2O_3$

2. Определяем степени окисления и составляем электронный баланс:

$Mo^{+6}O_3^{-2} + Al^0 \rightarrow Mo^0 + Al_2^{+3}O_3^{-2}$

$Mo^{+6} + 6e^{-} \rightarrow Mo^0 \quad | \times 1$ (процесс восстановления, $Mo^{+6}$ – окислитель)

$Al^0 - 3e^{-} \rightarrow Al^{+3} \quad | \times 2$ (процесс окисления, $Al^0$ – восстановитель)

3. Расставляем коэффициенты: на 1 атом молибдена требуется 2 атома алюминия.

Ответ: $MoO_3 + 2Al \rightarrow Mo + Al_2O_3$

TiO₂

1. Схема реакции восстановления оксида титана(IV):

$TiO_2 + Al \rightarrow Ti + Al_2O_3$

2. Определяем степени окисления и составляем электронный баланс:

$Ti^{+4}O_2^{-2} + Al^0 \rightarrow Ti^0 + Al_2^{+3}O_3^{-2}$

$Ti^{+4} + 4e^{-} \rightarrow Ti^0 \quad | \times 3$ (процесс восстановления, $Ti^{+4}$ – окислитель)

$Al^0 - 3e^{-} \rightarrow Al^{+3} \quad | \times 4$ (процесс окисления, $Al^0$ – восстановитель)

3. Расставляем коэффициенты в уравнении: на 3 атома титана требуется 4 атома алюминия.

Ответ: $3TiO_2 + 4Al \rightarrow 3Ti + 2Al_2O_3$