Другие задания смотри здесь...

Серым цветом даются ответы, а зеленым цветом - объяснение.

Упражнение 117. Запишите вместо точек соответствующие цифры и слова:

Mn⁺⁴O₂^-2 + 4H⁺¹Вr^-1 = Mn⁺²Вr₂^-1 + Вr₂⁰ + 2H₂⁺¹O^-2

Mn⁺⁴ (окислитель) + 2e^– = Mn⁺²      2│2│1   процесс восстановления

2Вr^-1 (восстановитель) – 2e^– = Вr₂⁰  2│  │1   процесс окисления

 

Упражнение 118. Используя метод электронного баланса, преобразуйте схемы окислительно-восстановительных реакций в химические уравнения:

а) SO₂ + Br₂ + H₂O → H₂SO₄ + HBr;

S⁺⁴O₂^-2 + Br₂⁰ + H₂⁺¹O^-2 → H₂⁺¹S⁺⁶O₄^-2 + H⁺¹Br^-1;

Атомы двух элементов — Сульфида и Брома — изменили свои степени окисления.

Восстановитель S⁺⁴ - 2e^- -> S⁺⁶   2│2│1 процесс окисления

Окислитель    Br₂⁰ + 2e^- -> 2Br^-1  2│ │1 процесс восстановления

Дополнительные множители равны 1.

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

S+4 + Br₂0 -> S⁺⁶ + 2Br-1

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции:

SO₂ + Br₂ + H₂O -> H₂SO₄ + 2HBr

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Гидрогена в обеих частях разное, уравнивает его, поэтому около Н₂О записываем коэффициент 2.

SO₂ + Br₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HBr

Число атомов Оксигена в обеих частях одинаковое: по 4 атома. 

б) Al + KOH → K₃AlO₃ + H₂↑;

Al⁰ + K⁺¹O^-2H⁺¹ → K₃⁺¹Al⁺³O₃^-2 + H₂⁰↑;

Атомы двух элементов — Алюминия и Гидрогена — изменили свои степени окисления.

Восстановитель Al⁰ - 3e^- -> Al⁺³   3│6│2 процесс окисления

Окислитель    2H⁺¹ + 2e^- -> H₂⁰  2│ │3 процесс восстановления

Числа в последнем столпце — 2 и 3 — это дополнительные множители в схемах соответственных процессов:

2Al0 - 6e^- -> 2Al⁺³

6H⁺¹ + 6e^- -> 3H₂0 

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

2Al0 + 6H+1 -> 2Al⁺³ + 3H₂⁰

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции:

2Al + 6KOH = 2K₃AlO₃ + 3H₂↑

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Калия в обеих частях одинаковое: по 6 атомов. Число атомов Оксигена в обеих частях одинаковое: по 6 атомов 

в) H₂S + HNO₃ → S↓ + NO↑ + H₂O;

H₂⁺¹S^-2 + H⁺¹N⁺⁵O₃^-2 → S↓⁰ + N⁺²O^-2↑ + H₂⁺¹O^-2;

Атомы двух элементов — Сульфура и Нитрогена — изменили свои степени окисления.

Восстановитель S^-2 - 2e^- -> S⁰   2│6│3 процесс окисления

Окислитель   N⁺⁵ + 3e^- -> N⁺²   3│ │2 процесс восстановления

Числа в последнем столбце - 3 и 2 - это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:

3S-2 - 6e^- -> 3S⁰

2N⁺⁵ + 6e^- -> 2N+2 

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

3S-2 + 2N+5 -> 3S⁰ + 2N⁺²

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции:

3H₂S + 2HNO₃ -> 3S + 2NO + H₂O

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Гидрогена в обеих частях разное, уравниваем его, поэтому около Н2О записываем коэффициент 4. 

3H₂S + 2HNO₃ = 3S↓ + 2NO↑ + 4H₂O;

Число атомов Оксигена в обеих частях одинаковое: по 6 атомов 

г) NO₂ + O₂ + H₂O → HNO₃.

N⁺⁴O₂^-2 + O₂⁰ + H₂⁺¹O^-2 → H⁺¹N⁺⁵O₃^-2.

Атомы двух элементов — Нитрогена и Оксигена — изменили свои степени окисления.

Восстановитель N⁺⁴ - 1e^- -> N⁺⁵   1│4│4 процесс окисления;

Окислитель    2O⁰ + 4e^- -> 2O^-2   4│ │1 процесс восстановления

Числа в последнем столбце — 4 и 1 — это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:

4N+4 - 4e^- -> 4N⁺⁵

2O⁰ + 4e^- -> 2O-2 

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

4N+4 + 2O0 -> 4N⁺⁵ + 2O^-2

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции (обратите внимание: два атома О⁰ есть в составе O₂, поэтому около О₂ остается коэффициент 1, который обычно не пишут):

4NO₂ + O₂ + H₂O -> 4HNO₃

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Гидрогена в обеих частях разное, уравниваем его, поэтому около Н₂О записываем коэффициент 2.

4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

 

Упражнение 119. Допишите схемы реакций и преобразуйте их в химические уравнения методом электронного баланса:

а) FeCl₃ + H₂S → S↓ + FeCl₂ + HCl;

Fe⁺³Cl₃^-1 + H₂⁺¹S^-2 → S↓⁰ + Fe⁺²Cl₂^-1 + H⁺¹Cl^-1;

Атомы двух элементов — Феррума и Хлора — изменили свои степени окисления.

Окислитель Fe⁺³ + 2e^- -> Fe⁺²  1│2│2 процесс восстановления

Восстановитель S^-2 - 2e^- -> S⁰   2│ │1 процес окисления

Числа в последнем столбце — 2 и 1 — это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:

2Fe⁺³ + 1e^- -> 2Fe+2

S-2 - 2e^- -> S⁰

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

2F+3 + S-2 -> 2Fe⁺² + S⁰ 

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции:

2FeCl₃ + H₂S -> S + 2FeCl₂ + HCl

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Хлора в обеих частях разное, уравниваем его, поэтому около НCl записываем коэффициент 2. 

2FeCl₃ + H₂S = S + 2FeCl₂ + 2HCl

Число атомов Гидрогена в обеих частях одинаковое: по 2 атома. 

б) H₂S + Cl₂ + H₂O -> H₂SO₄ + HCl; t

H₂⁺¹S^-2 + Cl₂⁰ + H₂⁺¹O^-2 -> H₂⁺¹S⁺⁶O₄^-2 + H⁺¹Cl^-1;

Атомы двух элементов — Сульфура и Хлора — изменили свои степени окисления.

Восстановитель S^-2 - 8e^- -> S⁺⁶      8│8│1 процесс окисления

Окислитель      Cl₂⁰ + 2e^- -> 2Cl^-1   2│ │4 процесс восстановления

Числа в последнем столбце — 1 и 4 — это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:

S^-2 - 8e^- -> S+6

4Cl₂0 + 8e^- -> 8Cl^-1

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

S-2 + 4Cl₂0 -> S⁺⁶ + 8Cl^-1 

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции:

H₂S + 4Cl₂ + H₂O -> H₂SO₄ + 8HCl

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Гидрогена в обеих частях разное, уравниваем его, поэтому около Н₂О записываем коэффициент  4.

H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O = S + H₂SO₄ + 8HCl

Число атомов Оксигена в обеих частях одинаковое: по 4 атома. 

в) NH₃ + O₂ → N₂ + … ;t

N^-3H₃⁺¹ + O₂⁰ → N₂⁰ + H₂⁺¹O^-2

Атомы двух элементов — Нитрогена и Оксигена — изменили свои степени окисления.

Восстановитель 2N^-3 - 6e^- -> N₂⁰   6│12│2 процесс окисления

Окислитель      O₂⁰ + 4e^- -> 2O^-2 4│  │3 процесс восстановления

Числа в последнем столпце — 2 и 3 — это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов::

4N^-3 - 12e^- -> 2N₂0

3O₂0 + 12e^- -> 6O^-2

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

4N-3 + 3O₂0 -> 2N₂⁰ + 6O^-2 

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции:

4NH₃ + 3O₂  = 2N₂ + 6H₂O

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Гидрогена в обеих частях одинаковое: по 12 атомов. 

г) FeO + Al → … + … .

Fe⁺²O^-2 + Al⁰ → Al₃⁺³O₂^-2 + Fe⁰.

Атомы двух элементов — Феррума и Алюминия — изменили свои степени окисления.

Окислитель Fe⁺² + 2e^- -> Fe⁰       2│6│3 процесс восстановления

Восстановитель Al⁰ - 3e^- -> Al⁺³    3│ │2 процесс окисления

Числа в последнем столпце — 3 и 2 — это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:

3Fe+2 + 6e^- -> 3Fe⁰

2Al⁰ - 6e^- -> 2Al+3

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

3Fe+2 + 2Al⁰ -> 2Al⁺³ + 3Fe⁰ 

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции (обратите внимание: два атома Al+3 есть в составе Al2O₃, поэтому около Al2О₃  остается  коэффициент 1, который обычно не пишут):

3FeO + 2Al  = Al₂O₃ + 3Fe

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Оксигена в обеих частях одинаковое: по 3 атома. 

 

Упражнение 120. Реакция между феррум (ІІІ) оксидом и карбон (ІІ) оксидом может протекать с образованием двух других оксидов. Укажите тип реакции и составьте соответствующее химическое уравнение.

Fe₂O₃ + CO -> FeO + CO₂

Fe₂⁺³O₃^-2 + C⁺²O^-2 -> Fe⁺²O^-2 + C⁺⁴O₂^-2

Атомы двух элементов — Феррума и Карбона — изменили свои степени окисления.

Окислитель Fe⁺³ + 1e -> Fe⁺²   1│2│2 процес восстановления

Восстановитель C⁺² - 2e -> C⁺⁴  2│ │1 процесс окисления

Числа в последнем столбце — 2 и 1 — это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:

2Fe+3 + 2e^- -> 2Fe⁺²

C⁺² - 2e^- -> C+4

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

2Fe+3 + C⁺² -> 2Fe⁺² + C⁺⁴ 

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции (обратите внимание: два атома Fe+3 есть в составе Fe2O₃, поэтому около  Fe2О₃  остается   коэффициент 1, который обычно не пишут):

Fe₂O₃ + CO  = 2FeO + CO₂

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Оксигена в обеих частях одинаковое: по 4 атома.  

Тип реакции: окислительно-восстановительная реакция.

 

Упражнение 121. Сера и фосфор взаимодействуют с концентрированной нитратной кислотой с образованием кислот, отвечающих высшим оксидам Сульфура и Фосфора, а также нитроген(ІV) оксида и воды. Составьте уравнения этих реакций.

S + HNO₃ -> SO₃ + NO + H₂O

S⁰ + H⁺¹N⁺⁵O₃^-2 -> S⁺⁶O₃^-2 + N⁺⁴O₂^-2 + H₂⁺¹O^-2

Атомы двух элементов — Сульфура и Нитрогена — изменили свои степени окисления.

Восстановитель S⁰ - 6e -> S⁺⁶     6│6│1 процесс окисления

Окислитель      N⁺⁵ + 1e -> N⁺⁴  1│ │6 процесс восстановления

Числа в последнем столбце — 1 и 6 — это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:

S0 - 6e -> S⁺⁶

6N⁺⁵ + 6e -> 6N+4 

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

S0 + 6N+5 -> S⁺⁶ + 6N+4

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции:

S + 6HNO₃ -> SO₃ + 6NO₂ + H₂O

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Гидрогена в обеих частях разное, уравнивает его, поэтому около Н₂О записываем коэффициент 3.

S + 6HNO₃ = SO₃ + 6NO₂ + 3H₂O

Число атомов Оксигена в обеих частях одинаковое: по 18 атомов. 

 

P + HNO₃ -> H₃PO₄ + NO₂ + H₂O

P⁰ + H⁺¹N⁺⁵O₃^-2 -> H₃⁺¹P⁺⁵O₄^-2 + N⁺⁴O₂^-2 + H₂⁺¹O^-2

Атомы двух элементов — Фосфора и Нитрогена — изменили свои степени окисления.

Восстановитель P⁰ - 5e -> P⁺⁵   5│5│1 процесс окисления

Окислитель N⁺⁵ + 1e -> N⁺⁴     1│ │5 процесс восстановления

Числа в последнем столбце — 1 и 5 — это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов::

P0 - 5e -> P⁺⁵

5N⁺⁵ + 5e -> 5N+4 

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:

P0 + 5N+5 -> P⁺⁵ + 5N+4

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции:

P+ 5HNO₃ = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов Гидрогена в обеих частях уравнения одинаковое: по 5 атомов. Число атомов Оксигена в обеих частях одинаковое: по 15 атомов. 

 

Упражнение 122. Какое количество электронов в реакции кальция с кислородом:

а) отдает 1 моль металла;

Каждый атом Кальция отдает 2 електрона, поэтому 1 моль кальция отдает:

N(e-)=2•n(Ca)•N_A=2•1•N_A=2•N_A

б) отдает 1 г металла;

N(e-)=2•n(Ca)•N_A=2•(m(Ca)/M(Са))•N_A=2•(1:40)•N_A=(1:20)•N_A=0,05•N_A

в) присоединяет 1 л кислорода (н. у.);

С одной молекулы кислорода образуются два атома. Молекула кислорода присоединяет 4 электрона, поскольку каждый атом Оксигена в ней присоединяет 2 электрона.

N(e-)=4•n(O)•N_A=4•(V(O)/V_M)•N_A=4•(1:22,4)•6,02•10²³=1,07•10²³

г) присоединяет 1 г кислорода?

С одной молекулы кислорода образуются два атома. Молекула кислорода присоединяет 4 электрона, поскольку каждый атом Оксигена в ней присоединяет 2 электрона.

N(e-)=4•n(O)•N_A=4•(m(O₂)/M(О₂))•N_A=4•(1:32)•6,02•10²³=0,75•10²³=7,5•10²²

 

Упражнение 123. Вычислите массу цинка, необходимую для реакции с избытком хлоридной кислоты, чтобы с помощью образовавшегося водорода превратить 2 г купрум (ІІ) оксида в металл.

Дано: m(CuO)=2 г. Найти: m(Zn)-?

Решение:

І способ

Составляем химическое уравнение:

2 г    х моль

CuO + H₂   = Cu + H₂O

80 г  1 моль

Над формулами соединений CuO и H₂ записываем приведенную в условии задачи массу оксида (2 г) и неизвестное количество вещества водорода (х моль), а под формулами соединений - массу и количество вещества согласно с коэффициентами в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярную массу (M=M_rг/моль) купрум (ІІ) оксида и, соответственно, массу 1 моль.

M_r(CuO)=A_r(Cu)+A_r(H)=64+16=80, M(CuO)=80 г/моль. Маса 1 моль=80 г.

Составляем пропорцию для вычисления количества вещества водорода и решаем её:

по уравнению реакции с 80 г CuO образуется 1 моль Н₂,

по усливии задачи с 2 г CuO - x моль Н₂.

80 г / 2 г = 1 моль / х моль

х моль • 80 г = 2 г • 1 моль

х = 2 г • 1 моль / 80 г

х = 0,025 моль

Составляем химическое уравнение:

x г                      0,025 моль

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

65 г                     1 моль

Над формулами соединений Zn и H₂ записываем приведенную в условии задачи неизвестную массу цинка (х г) и известное количество вещества водорода (0,025 моль), а под формулами соединений - массу и количество вещества согласно с коэффициентами в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярную массу (M=M_rг/моль) цинка и, соответственно, массу 1 моль. 

M_r(Zn)=A_r(Zn)=65, M(Zn)=65 г/моль. Масса 1 моль=65 г.

Составляем пропорцию для вычисления массы цинка и решаем её:

по уравнению реакции 1 моль Н₂ образуется с 65 г Zn,

по условию задачи 0,025 моль Н₂ - з х г Zn.

1 моль / 0,025 моль = 65 г / х г

х г • 1 моль = 65 г • 0,025 моль

х = 65 г • 0,025 моль / 1 моль

х = 1,625 г

II способ

Вычисляем количество вещества купрум (ІІ) оксида массой 2 г по формуле v=m/M, где M=M_rг/моль.

M_r(CuO)=A_r(Cu)+A_r(H)=64+16=80, M(CuO)=80 г/моль. 

v(CuO)=m(CuO) : M(CuO)=2 г : 80 г/моль=0,025 моль.

Записываем под формулами соединений в химичнеском уравнении их количества вещества согласно с коэффициентами, а над формулами - вычисленное количество вещества купрум (ІІ) оксида и неизвестное количество вещества водорода:

0,025 моль    х моль

CuO      +    H₂ = Cu + H₂O

1 моль         1 моль

Составляем пропорцию для вычисления количества вещества водорода и решаем её:

по уравнению реакции прореагировало 1 моль CuO и 1 моль Н₂,

по условию задачи - 0,025 моль Н₂ и х моль Н₂.

1 моль / 0,025 моль = 1 моль / х моль

х моль • 1 моль = 0,025 моль • 1 моль

х = 0,025 моль • 1 моль / 1 моль

х = 0,025 моль

Записываем под формулами соединений в химическом уравнении их количества вещества согласно с коэффициентами, а над формулами - вычисленное количество вещества водорода и неизвестное количество вещества цинка:

х моль                      0,025 моль

Zn    +   2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

1 моль                       1 моль

Составляем пропорцию для вычисления количества вещества цинка и решаем её:

по уравнение реакции 1 моль Н₂ образуется с 1 моль Zn,

по условии задачи 0,025 моль Н₂ - с х моль Zn.

1 моль / 0,025 моль = 1 моль / х моль

х моль • 1 моль = 0,025 моль • 1 моль

х = 0,025 моль • 1 моль / 1 моль

х = 0,025 моль

Вычисляем массу цинка количеством вещества 0,025 моль по формуле m=v•M, где

M=M_rг/моль. 

M_r(Zn)=A_r(Zn)=65, M(Zn)=65 г/моль. 

m(Zn)=v(Zn)•M(Zn)=0,025 моль•65 г/моль=1,625 г.

Ответ: m(Zn)=1,625 г.

Другие задания смотри здесь...