Номер 5, страница 7 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумай, ответь, выполни.... Параграф 1. Окислительно-восстановительные реакции. Глава 1. Классификация химических реакций - номер 5, страница 7.

Условие.

5. Даны схемы окислительно-восстановительных реакций:

a) $CuS + HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + S + NO + H_2O$

б) $K_2SO_3 + H_2SO_4 + KMnO_4 \rightarrow K_2SO_4 + MnSO_4 + ...$

Составьте уравнения этих реакций, пользуясь алгоритмом, приведённым в параграфе.

Решение.

Решение 2.

а) $CuS + HNO_{3(разб.)} \rightarrow Cu(NO_3)_2 + S + NO + H_2O$

Решение

1. Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах, чтобы выявить элементы, изменившие их.

$Cu^{+2}S^{-2} + H^{+1}N^{+5}O_3^{-2} \rightarrow Cu^{+2}(N^{+5}O_3^{-2})_2 + S^0 + N^{+2}O^{-2} + H_2^{+1}O^{-2}$

Из схемы видно, что степень окисления изменяют сера (окисляется с -2 до 0) и азот (восстанавливается с +5 до +2).

2. Составим электронный баланс для процессов окисления и восстановления.

Процесс окисления: $S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$. Вещество $CuS$ является восстановителем.

Процесс восстановления: $N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$. Вещество $HNO_3$ является окислителем.

3. Найдём коэффициенты, уравняв число отданных и принятых электронов. Наименьшее общее кратное для 2 и 3 равно 6. Поэтому первую полуреакцию домножим на 3, а вторую на 2.

$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0 \quad | \cdot 3$

$N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2} \quad | \cdot 2$

4. Расставим полученные коэффициенты в уравнении реакции. Ставим коэффициент 3 перед веществами, содержащими серу ($CuS$ и $S$), и 2 перед веществом, содержащим азот, изменивший степень окисления ($NO$).

$3CuS + HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 3S + 2NO + H_2O$

5. Уравняем остальные элементы. Слева 3 атома меди, значит, ставим коэффициент 3 перед $Cu(NO_3)_2$.

$3CuS + HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 3S + 2NO + H_2O$

Теперь уравняем азот. Справа в $3Cu(NO_3)_2$ находится $3 \cdot 2 = 6$ атомов азота и в $2NO$ — 2 атома. Всего $6 + 2 = 8$ атомов. Следовательно, перед $HNO_3$ ставим коэффициент 8.

$3CuS + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 3S + 2NO + H_2O$

Далее уравняем водород. Слева в $8HNO_3$ — 8 атомов. Чтобы справа было также 8, ставим коэффициент 4 перед $H_2O$.

$3CuS + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 3S + 2NO + 4H_2O$

6. Выполним проверку по числу атомов кислорода. Слева: $8 \cdot 3 = 24$. Справа: $3 \cdot (3 \cdot 2) + 2 + 4 = 18 + 2 + 4 = 24$. Количество атомов кислорода слева и справа одинаково, уравнение составлено верно.

Ответ: $3CuS + 8HNO_3 = 3Cu(NO_3)_2 + 3S \downarrow + 2NO \uparrow + 4H_2O$.

б) $K_2SO_3 + H_2SO_4 + KMnO_4 \rightarrow K_2SO_4 + MnSO_4 + ...$

Решение

1. Дополним схему реакции. В кислой среде перманганат калия является сильным окислителем, восстанавливаясь до солей марганца(II). Сульфиты окисляются до сульфатов. Продуктом также будет вода. Полная схема:

$K_2SO_3 + H_2SO_4 + KMnO_4 \rightarrow K_2SO_4 + MnSO_4 + H_2O$

2. Определим степени окисления элементов.

$K_2^{+1}S^{+4}O_3^{-2} + H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} + K^{+1}Mn^{+7}O_4^{-2} \rightarrow K_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} + Mn^{+2}S^{+6}O_4^{-2} + H_2^{+1}O^{-2}$

Степени окисления изменяют сера (с +4 до +6) и марганец (с +7 до +2).

3. Составим электронный баланс.

Процесс окисления: $S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$. Вещество $K_2SO_3$ является восстановителем.

Процесс восстановления: $Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}$. Вещество $KMnO_4$ является окислителем.

Наименьшее общее кратное для 2 и 5 равно 10. Множитель для полуреакции окисления равен 5, для восстановления — 2.

$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6} \quad | \cdot 5$

$Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2} \quad | \cdot 2$

4. Расставим коэффициенты в уравнении. Ставим 5 перед $K_2SO_3$, 2 перед $KMnO_4$ и 2 перед $MnSO_4$.

$5K_2SO_3 + H_2SO_4 + 2KMnO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2MnSO_4 + H_2O$

5. Уравняем остальные элементы. Сначала уравняем ионы металлов (калий), затем кислотные остатки (сульфат-ионы), и в конце — водород.

Калий (K): слева $5 \cdot 2 + 2 = 12$ атомов. Справа калий только в $K_2SO_4$, поэтому ставим перед ним коэффициент 6.

$5K_2SO_3 + H_2SO_4 + 2KMnO_4 \rightarrow 6K_2SO_4 + 2MnSO_4 + H_2O$

Сера (S): справа в $6K_2SO_4$ — 6 атомов и в $2MnSO_4$ — 2 атома, итого $6 + 2 = 8$ атомов. Слева в $5K_2SO_3$ — 5 атомов. Недостающие $8 - 5 = 3$ атома должны быть в $H_2SO_4$. Ставим коэффициент 3 перед $H_2SO_4$.

$5K_2SO_3 + 3H_2SO_4 + 2KMnO_4 \rightarrow 6K_2SO_4 + 2MnSO_4 + H_2O$

Водород (H): слева в $3H_2SO_4$ — $3 \cdot 2 = 6$ атомов. Справа ставим коэффициент 3 перед $H_2O$.

$5K_2SO_3 + 3H_2SO_4 + 2KMnO_4 \rightarrow 6K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 3H_2O$

6. Проверим баланс по кислороду. Слева: $5 \cdot 3 + 3 \cdot 4 + 2 \cdot 4 = 15 + 12 + 8 = 35$. Справа: $6 \cdot 4 + 2 \cdot 4 + 3 = 24 + 8 + 3 = 35$. Баланс соблюден.

Ответ: $5K_2SO_3 + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 = 6K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 3H_2O$.