Інші завдання дивись тут...

Пропонуються два алгоритми складання  електронного балансу. Сірим кольором даються відповіді,  а зеленим кольором - пояснення.

Вправа 117. Запишіть замість крапок відповідні цифри і слова:

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

Mn⁺⁴ (окисник) + 2e^– → Mn⁺²   2│2│1   процес відновлення

2Вr^-1 (відновник) – 2e^– → Вr₂⁰  2│  │1   процес окиснення

 

Вправа 118. Складіть рівняння окисно-відновних реакцій за наведеними схемами, використавши метод електронного балансу:

а) SO₂ + Br₂ + H₂O → H₂SO₄ + HBr

І спосіб

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

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. S⁺⁴ перетворюється на S⁺⁶. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. Br⁰ перетворюється на Br^-1. Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані. Один атом приєднує 1 електрон, а молекула Br₂ містить два атоми, тому приєднує 2 електрони.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник S⁺⁴ - 2e^- → S⁺⁶    │2│2│1 процес окиснення

Окисник Br₂⁰ + 2e^- → 2Br^-1   │2│ │1 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Сульфуру та Брому. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 2 і 2. Це число 2, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 2 і 2, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Сульфуру і Брому. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковими є індекси елемента Сульфуру у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 1, який зазвичай не пишемо, перед формулою двох сполук Сульфуру (SO₂, H₂SO₄), а різними є індекси елемента Брому ― ставимо коефіцієнт 1, який зазвичай не пишемо, тільки перед формулою брому. Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

SO₂ + Br₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HBr

ІІ спосіб

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

Відновник S⁺⁴ - 2e^- → S⁺⁶   2│х 1 процес окиснення

Окисник Br₂⁰ + 2e^- → 2Br^-1  2│х 1 процес відновлення

Додаткові множники дорівнюють 1.

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

S+4 + Br₂0 → S⁺⁶ + 2Br-1

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

SO₂ + Br₂ + H₂O → H₂SO₄ + 2HBr

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Гідрогену в обох частинах різне, урівнюємо його, тому біля Н2О записуємо коефіцієнт 2. 

SO₂ + Br₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HBr

Число атомів Оксигену в обох частинах однакове: по 4 атоми.  

 

б) Al + KOH → K₃AlO₃ + H₂↑

І спосіб

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

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. Al⁰ перетворюється на Al⁺³. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. H⁺¹ перетворюється на H⁰. Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані. Один атом приєднує 1 електрон, а продуктом реакції є речовина молекулярної будови (водень H₂), тому для утворення однієї молекули водню потрібно 2 атоми Гідрогену.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник Al⁰ - 3e^- → Al⁺³   │3│6│2 процес окиснення

Окисник 2H⁺¹ + 2e^- → H₂⁰  │2│ │3 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Алюмінію та Гідрогену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 3 і 2. Це число 6, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 3 і 2, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Алюмінію і Гідрогену. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковими є індекси елемента Алюмінію у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 2 перед формулою двох сполук Алюмінію (Al, K₃AlO₃), а різними є індекси елемента Гідрогену ― ставимо коефіцієнт 3 тільки перед формулою водню:

2Al + KOH -> 2K₃AlO₃ + 3H₂

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

2Al + 6KOH = 2K₃AlO₃ + 3H₂↑

ІІ спосіб

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

Відновник Al⁰ - 3e^- → Al⁺³    3│х 2 процес окиснення

Окисник 2H⁺¹ + 2e^- → H₂⁰   2│х 3 процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 2 і 3 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

2Al0 - 6e^- → 2Al⁺³

6H⁺¹ + 6e^- → 3H₂0 

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

2Al0 + 6H+1 → 2Al⁺³ + 3H₂⁰

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

2Al + 6KOH = 2K₃AlO₃ + 3H₂↑

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Калію в обох частинах однакове: по 6 атомів. Число атомів Оксигену в обох частинах однакове: по 6 атомів. 

 

в) H₂S + HNO₃ → S↓ + NO↑ + H₂O

І спосіб

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

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. S^-2 перетворюється на S⁰. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. N⁺⁵ перетворюється на N⁺². Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник S^-2 - 2e^- → S⁰     │2│6│3 процес окиснення

Окисник N⁺⁵ + 3e^- → N⁺²    │3│ │2 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Сульфуру та Нітрогену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 3 і 2. Це число 6, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 3 і 2, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Сульфуру і Нітрогену. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковими є індекси цих елементів у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 3 перед формулою двох сполук Сульфуру (H₂S, S) і коефіцієнт 2 ― двох сполук Нітрогену (HNO₃, NO):

3H₂S + 2HNO₃ → 3S + 2NO + H₂O

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

3H₂S + 2HNO₃ = 3S↓ + 2NO↑ + 4H₂O;

ІІ спосіб

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

Відновник S^-2 - 2e^- → S⁰     2│х 3 процес окиснення

Окисник N⁺⁵ + 3e^- → N⁺²    3│х 2 процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 3 і 2 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

3S-2 - 6e^- → 3S⁰

2N⁺⁵ + 6e^- → 2N+2 

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

3S-2 + 2N+5 → 3S⁰ + 2N⁺²

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

3H₂S + 2HNO₃ → 3S + 2NO + H₂O

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Гідрогену в обох частинах різне, урівнюємо його, тому біля Н2О записуємо коефіцієнт 4. 

3H₂S + 2HNO₃ = 3S↓ + 2NO↑ + 4H₂O;

Число атомів Оксигену в обох частинах однакове: по 6 атомів 

 

г) NO₂ + O₂ + H₂O → HNO₃

І спосіб

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

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. N⁺⁴ перетворюється на N⁺⁵. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. O⁰ перетворюється на O^-2. Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані. Один атом приєднує 2 електрони, а молекула О₂ містить два атоми, тому приєднує 4 електрони.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник N⁺⁴ - 1e^- → N⁺⁵  │1│4│4 процес окиснення

Окисник O₂⁰ + 4e^- → 2O^-2  │4│ │1 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Нітрогену та Оксигену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 1 і 4. Це число 4, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 1 і 4, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Нітрогену і Оксигену. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елемент N змінив ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми цей елемент у жодній речовині не виявляє такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковими є індекси цього елемента у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 4 перед формулою двох сполук Нітрогену (NO₂, HNO₃): 

4NO₂ + O₂ + H₂O -> 4HNO₃

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

ІІ спосіб

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

Відновник N⁺⁴ - 1e^- → N⁺⁵   1│х 4 процес окиснення

Окисник 2O⁰ + 4e^- → 2O^-2   4│х 1 процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 4 і 1 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

4N+4 - 4e^- → 4N⁺⁵

2O⁰ + 4e^- → 2O-2 

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

4N+4 + 2O0 → 4N⁺⁵ + 2O^-2

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції (зверніть увагу: два атоми О0 є у складі O₂, тому біля О₂ залишається коефіцієнт 1, який зазвичай не пишуть):

4NO₂ + O₂ + H₂O → 4HNO₃

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Гідрогену в обох частинах різне, урівнюємо його, тому біля Н2О записуємо коефіцієнт 2. 

4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

 

Вправа 119. Допишіть схеми реакцій та перетворіть їх на хімічні рівняння за методом електронного балансу:

а) FeCl₃ + H₂S → S↓ + FeCl₂ + HCl

І спосіб

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

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. S^-2 перетворюється на S⁰. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. Fe⁺³ перетворюється на Fe⁺². Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник S^-2 - 2e^- → S⁰      │2│2│1 процес окиснення

Окисник Fe⁺³ + 2e^- → Fe⁺²   │1│ │2 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Сульфуру та Феруму. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 2 і 1. Це число 2, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 2 і 1, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Сульфуру і Феруму. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковими є індекси цих елементів у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 2 перед формулою двох сполук Феруму (FeCl₃, FeCl₂) і коефіцієнт 1, який зазвичай не пишемо, ― двох сполук Сульфуру (H₂S, S): 

2FeCl₃ + H₂S → S + 2FeCl₂ + HCl

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

2FeCl₃ + H₂S = S + 2FeCl₂ + 2HCl

ІІ спосіб

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

Окисник Fe⁺³ + 2e^- → Fe⁺²  1│х 2 процес відновлення

Відновник S^-2 - 2e^- → S⁰     2│х 1 процес окиснення

Числа в останньому стовпчику — 2 і 1 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

2Fe⁺³ + 1e^- → 2Fe+2

S-2 - 2e^- → S⁰

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

2F+3 + S-2 → 2Fe⁺² + S⁰ 

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

2FeCl₃ + H₂S → S + 2FeCl₂ + HCl

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Хлору в обох частинах різне, урівнюємо його, тому біля НCl записуємо коефіцієнт 2. 

2FeCl₃ + H₂S = S + 2FeCl₂ + 2HCl

Число атомів Гідрогену в обох частинах однакове: по 2 атоми. 

 

б) H₂S + Cl₂ + H₂O → H₂SO₄ + HCl; t

І спосіб

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

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. S^-2 перетворюється на S⁺⁶. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. Cl⁰ перетворюється на Cl^-1. Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані. Один атом приєднує 1 електрон, а молекула Сl₂ містить два атоми, тому приєднує 2 електрони.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник S^-2 - 8e^- → S⁺⁶   │8│8│1 процес окиснення

Окисник Cl₂⁰ + 2e^- → 2Cl^-1  │2│ │4 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Сульфуру та Хлору. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 8 і 2. Це число 8, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 8 і 2, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Сульфуру і Хлору. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковими є індекси елемента Сульфуру у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 1, який зазвичай не пишемо, перед формулою двох сполук Сульфуру (H₂S, H₂SO₄), а різними є індекси елемента Хлору ― ставимо коефіцієнт 4 перед формулою хлору: 

H₂S + 4Cl₂ + H₂O → S + H₂SO₄ + HCl

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O = S + H₂SO₄ + 8HCl

ІІ спосіб

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

Відновник S^-2 - 8e^- → S⁺⁶    8│х 1 процес окиснення

Окисник Cl₂⁰ + 2e^- → 2Cl^-1   2│х 4 процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 1 і 4 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

S^-2 - 8e^- → S+6

4Cl₂0 + 8e^- → 8Cl^-1

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

S-2 + 4Cl₂0 → S⁺⁶ + 8Cl^-1 

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

H₂S + 4Cl₂ + H₂O → H₂SO₄ + 8HCl

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Гідрогену в обох частинах різне, урівнюємо його, тому біля Н2О записуємо коефіцієнт 4.

H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O = S + H₂SO₄ + 8HCl

Число атомів Оксигену в обох частинах однакове: по 4 атоми. 

 

в) NH₃ + O₂ → N₂ + … ; t

І спосіб

N^-3H₃⁺¹ + O₂⁰ → N₂⁰ + H₂⁺¹O^-2

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. N^-3 перетворюється на N⁰. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. Один атом віддає 3 електрони, а молекула N₂ містить два атоми, тому віддає 6 електронів.  O⁰ перетворюється на O^-2. Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані. Один атом приєднує 2 електрони, а молекула О₂ містить два атоми, тому приєднує 4 електрони.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник 2N^-3 - 6e^- → N₂⁰  │6│12│2 процес окиснення

Окисник O₂⁰ + 4e^- → 2O^-2   │4│  │3 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Нітрогену та Оксигену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 6 і 4. Це число 12, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 6 і 4, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Нітрогену і Оксигену. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та різними є індекси цих елементів у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому перед азотом у молекулярному рівнянні ставимо коефіцієнт 2, а перед киснем — 3:

NH₃ + 3O₂ -> 2N₂ + H₂O

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

4NH₃ + 3O₂  = 2N₂ + 6H₂O

ІІ спосіб

N^-3H₃⁺¹ + O₂⁰ → N₂⁰ + H₂⁺¹O^-2

Відновник 2N^-3 - 6e^- → N₂⁰  6│х 2 процес окиснення

Окисник O₂⁰ + 4e^- → 2O^-2   4│х 3 процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 2 і 3 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

4N^-3 - 12e^- → 2N₂0

3O₂0 + 12e^- → 6O^-2

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

4N-3 + 3O₂0 → 2N₂⁰ + 6O^-2 

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

4NH₃ + 3O₂  = 2N₂ + 6H₂O

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Гідрогену в обох частинах однакове: по 12 атомів. 

 

г) FeO + Al → … + … .

І спосіб

Fe⁺²O^-2 + Al⁰ → Al₃⁺³O₂^-2 + Fe⁰.

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. Al⁰ перетворюється на Al⁺³. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. Fe⁺² перетворюється на Fe⁰. Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник Al⁰ - 3e^- → Al⁺³  │3│6│2 процес окиснення

Окисник Fe⁺² + 2e^- → Fe⁰    │2│ │3 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Алюмінію та Феруму. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 3 і 2. Це число 6, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 3 і 2, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Алюмінію і Феруму. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковими є індекси елемента Алюмінію у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 3 перед формулою двох сполук Феруму (FeO, Fe), а різними є індекси елемента Алюмінію ― ставимо коефіцієнт 2 тільки перед формулою алюмінію:

3FeO + 2Al -> Al₂O₃ + 3Fe

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

3FeO + 2Al  = Al₂O₃ + 3Fe

ІІ спосіб

Fe⁺²O^-2 + Al⁰ → Al₃⁺³O₂^-2 + Fe⁰

Окисник Fe⁺² + 2e^- → Fe⁰   2│х 3 процес відновлення

Відновник Al⁰ - 3e^- → Al⁺³  3│х 2 процес окиснення

Числа в останньому стовпчику — 3 і 2 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

3Fe+2 + 6e^- → 3Fe⁰

2Al⁰ - 6e^- → 2Al+3

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

3Fe+2 + 2Al⁰ → 2Al⁺³ + 3Fe⁰ 

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції (зверніть увагу: два атоми Al+3 є у складі Al2O₃, тому біля Al2О₃ залишається коефіцієнт 1, який зазвичай не пишуть):

3FeO + 2Al = Al₂O₃ + 3Fe

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Оксигену в обох частинах однакове: по 3 атоми. 

 

Вправа 120. Реакція між ферум (ІІІ) оксидом і карбон (ІІ) оксидом може відбуватися з утворенням двох інших оксидів. Укажіть тип реакції й складіть відповідне хімічне рівняння.

Fe₂O₃ + CO → FeO + CO₂

І спосіб

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

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. C⁺² перетворюється на C⁺⁴. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. Fe⁺³ перетворюється на Fe⁺². Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник C⁺² - 2e → C⁺⁴   │2│2│1 процес окиснення

Окисник Fe⁺³ + 1e → Fe⁺²  │1│  │2 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Карбону та Феруму. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 2 і 1. Це число 2, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 2 і 1, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Карбону і Феруму. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковими є індекси елемента Карбону у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 1, який зазвичай не пишемо, перед формулою двох сполук Карбону (CO,CO₂), а різними є індекси елемента Феруму ― ставимо коефіцієнт 2, відноситься до одного атома Феруму, перед формулою FeO:

Fe₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂ 

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

Fe₂O₃ + CO  = 2FeO + CO₂

ІІ спосіб

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

Окисник Fe⁺³ + 1e → Fe⁺²    1│х 2 процес відновлення

Відновник C⁺² - 2e → C⁺⁴     2│х 1 процес окиснення

Числа в останньому стовпчику — 2 і 1 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

2Fe+3 + 2e^- → 2Fe⁺²

C⁺² - 2e^- → C+4

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

2Fe+3 + C⁺² → 2Fe⁺² + C⁺⁴ 

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції (зверніть увагу: два атоми Fe+3 є у складі Fe2O₃, тому біля Fe2О₃ залишається коефіцієнт 1, який зазвичай не пишуть):

Fe₂O₃ + CO  = 2FeO + CO₂

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Оксигену в обох частинах однакове: по 4 атоми. 

Тип реакції: окисно-відновна реакція.

 

Вправа 121. Сірка і фосфор взаємодіють із концентрованою нітратною кислотою з утворенням кислот, які відповідають вищим оксидам Сульфуру і Фосфору, а також нітроген (ІV) оксиду і води. Складіть рівняння цих реакцій.

S + HNO₃ → SO₃ + NO + H₂O

І спосіб

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

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. S⁰ перетворюється на S⁺⁶. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. N⁺⁵ перетворюється на N⁺⁴. Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник S⁰ - 6e → S⁺⁶   6│6│1 процес окиснення

Окисник N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴  1│ │6 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Сульфуру та Нітрогену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 6 і 1. Це число 6, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 6 і 1, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Сульфуру і Нітрогену. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині), причому однаковими є індекси елементів у формулах вихідних речовин і продуктів реакції, тому ставимо коефіцієнт 6 перед формулою  двох сполук Нітрогену (HNO₃, NO₂), а коефіцієнт 1, який зазвичай не пишемо, перед формулами двох сполук Сульфуру (S, SO₃): 

S + 6HNO₃ → SO₃ + 6NO₂ + H₂O

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

S + 6HNO₃ = SO₃ + 6NO₂ + 3H₂O

ІІ спосіб

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

Відновник S⁰ - 6e → S⁺⁶   6│х 1 процес окиснення

Окисник N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴  1│х 6 процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 1 і 6 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

S0 - 6e → S⁺⁶

6N⁺⁵ + 6e → 6N+4 

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

S0 + 6N+5 → S⁺⁶ + 6N+4

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

S + 6HNO₃ → SO₃ + 6NO₂ + H₂O

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Гідрогену в обох частинах різне, урівнюємо його, тому біля Н2О записуємо коефіцієнт 3. 

S + 6HNO₃ = SO₃ + 6NO₂ + 3H₂O

Число атомів Оксигену в обох частинах однакове: по 18 атомів. 

 

P + HNO₃ → H₃PO₄ + NO₂ + H₂O

І спосіб

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

Підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення. P⁰ перетворюється на P⁺⁵. Ступінь окиснення збільшується, тобто електрони були віддані. N⁺⁵ перетворюється на N⁺⁴. Ступінь окиснення зменшується, тобто електрони були приєднані.

Складаємо рівняння електронного балансу.

Відновник P⁰ - 5e → P⁺⁵    5 │5│1 процес окиснення

Окисник N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴   1 │ │5 процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Фосфору та Нітрогену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 5 і 1. Це число 5, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині.

Найменше спільне кратне ділимо почергово на 5 і 1, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Фосфору і Нітрогену. Ці числа відповідають шуканим коефіцієнтам. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковими є індекси цих елементів у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 5 перед формулою  двох сполук Нітрогену (HNO₃, NO₂), а коефіцієнт 1, який зазвичай не пишемо, перед формулою двох сполук Фосфору (P, H₃PO₄): 

P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

P+ 5HNO₃ = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

ІІ спосіб

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

Відновник P⁰ - 5e → P⁺⁵    5│х 1 процес окиснення

Окисник N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴   1│х 5 процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 1 і 5 — це коефіцієнти в схемах відповідних процесів:

P0 - 5e → P⁺⁵

5N⁺⁵ + 5e → 5N+4 

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

P0 + 5N+5 → P⁺⁵ + 5N+4

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

P+ 5HNO₃ = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. У нашому випадку це Гідроген: в обох частинах рівняння записано по 5 атомів. Число атомів Оксигену в обох частинах однакове: по 15 атомів. 

 

Вправа 122. Яку кількість електронів під час реакції кальцію з киснем:

а) втрачає 1 моль металу; 2Ca + O₂ = 2CaO

Кожен атом Кальцію втрачає 2 електрони, тому 1 моль кальцію втрачає:

N(e-)=2•n(Ca)•N_A=2•1•N_A=2•N_A

б) втрачає 1 г металу;

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) приєднує 1 л кисню (н. у.);

З однієї молекули кисню утворюються два атоми. Молекула кисню приєднує 4 електрони, оскільки кожний атом Оксигену в ній приєднує 2 електрони.

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) приєднує 1 г кисню?

З однієї молекули кисню утворюються два атоми. Молекула кисню приєднує 4 електрони, оскільки кожний атом Оксигену в ній приєднує 2 електрони.

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

 

Вправа 123. Обчисліть масу цинку, яку потрібно взяти для реакції з надлишком хлоридної кислоти, щоб за допомогою добутого водню перетворити 2 г купрум (ІІ) оксиду на метал.

Дано: m(CuO)=2 г

Знайти: m(Zn)-?

Розв'язування

І спосіб

Складаємо хімічне рівняння:

 2 г     х моль

CuO  +  H₂  = Cu + H₂O

80 г    1 моль

Над формулами сполук CuO і H₂ записуємо наведену в умові задачі масу оксиду (2 г) і невідому кількість речовини водню (х моль), а під формулами сполук - масу і кількість речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=M_rг/моль) купрум (ІІ) оксиду й, відповідно, масу 1 моль.

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

Складаємо пропорцію для обчислення кількості речовини водню і розв'язуємо її:

за рівнянням реакції з 80 г CuO утворюєтьсях 1 моль Н₂,

за умовою задачі з 2 г CuO - x моль Н₂.

80 г / 2 г = 1 моль / х моль, звідси за властивістю пропорції маємо:

х моль • 80 г = 2 г • 1 моль, тому

х=2 г • 1 моль : 80 г=0,025 моль

Складаємо хімічне рівняння:

 x г                     0,025 моль

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

65 г                     1 моль

Над формулами сполук Zn і H₂ записуємо наведену в умові задачі невідому масу цинку (х г) і відому кількість речовини водню (0,025 моль), а під формулами сполук - масу і кількість речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=M_rг/моль) цинку й, відповідно, масу 1 моль. 

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

Складаємо пропорцію для обчислення маси цинку і розв'язуємо її:

за рівнянням реакції 1 моль Н₂ утворюється з 65 г Zn,

за умовою задачі 0,025 моль Н₂ утвориться з х г Zn.

1 моль / 0,025 моль = 65 г / х г, звідси за властивістю пропорції маємо:

х г • 1 моль = 65 г • 0,025 моль, тому

х=65 г • 0,025 моль : 1 моль=1,625 г

II спосіб

Обчислюємо кількість речовини купрум (ІІ) оксиду масою 2 г за формулою v=m/M, де 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

Записуємо під формулами сполук у хімічному рівнянні їх кількості речовини згідно з коефіцієнтами, а над формулами - обчислену кількість речовини купрум (ІІ) оксиду й невідому кількість речовини водню:

0,025 моль   х моль

CuO      +    H₂ = Cu + H₂O

1 моль       1 моль

Складаємо пропорцію для обчислення кількості речовини водню і розв'язуємо її:

за рівнянням реакції взято 1 моль CuO і 1 моль Н₂,

за умовою задачі взято 0,025 моль Н₂ і х моль Н₂.

1 моль / 0,025 моль = 1 моль / х моль, звідси за властивістю пропорції маємо:

х моль • 1 моль = 0,025 моль • 1 моль, тому

х=0,025 моль • 1 моль : 1 моль=0,025 моль

Записуємо під формулами сполук у хімічному рівнянні їх кількості речовини згідно з коефіцієнтами, а над формулами - обчислену кількість речовини водню й невідому кількість речовини цинку:

х моль                      0,025 моль

Zn    +   2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

1 моль                       1 моль

Складаємо пропорцію для обчислення кількості речовини цинку і розв'язуємо її:

за рівнянням реакції 1 моль Н₂ утворюється з 1 моль Zn,

за умовою задачі 0,025 моль Н₂ утвориться з х моль Zn.

1 моль / 0,025 моль = 1 моль / х моль, звідси за властивістю пропорції маємо:

х моль • 1 моль = 0,025 моль • 1 моль, тому

х=0,025 моль • 1 моль : 1 моль=0,025 моль

З формули v=m/M, де M=M_rг/моль, знаходимо масу цинку m=v•M.

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

Відповідь: m(Zn)=1,625 г

Інші завдання дивись тут...