Номер 4, страница 31 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

4. Расставьте коэффициенты в схемах реакций:

$C_2H_2 + O_2 \to CO_2 + H_2O; \quad Al_2O_3 + H_2SO_4 \to Al_2(SO_4)_3 + H_2O;$

$Al + HCl \to AlCl_3 + H_2; \quad Fe + Cl_2 \to FeCl_3.$

Для того чтобы расставить коэффициенты в схемах химических реакций, необходимо уравнять число атомов каждого элемента в левой (реагенты) и правой (продукты) частях уравнения. Этот процесс основан на законе сохранения массы.

$C_2H_2 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Это реакция горения ацетилена. Уравняем атомы поочередно.

Начнем с уравнивания атомов углерода (C). В левой части в молекуле ацетилена ($C_2H_2$) 2 атома углерода, а в правой части в молекуле углекислого газа ($CO_2$) — 1 атом. Чтобы уравнять углерод, ставим коэффициент 2 перед $CO_2$:

$C_2H_2 + O_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O$

Далее уравниваем атомы водорода (H). В левой части 2 атома водорода, и в правой части в молекуле воды ($H_2O$) тоже 2 атома. Количество атомов водорода уже одинаково.

Последним уравниваем кислород (O). В левой части 2 атома кислорода в молекуле $O_2$. В правой части у нас $2 \cdot 2 = 4$ атома кислорода в $2CO_2$ и 1 атом в $H_2O$, что в сумме дает 5 атомов. Чтобы получить 5 атомов кислорода слева, нам нужен коэффициент $\frac{5}{2}$ перед $O_2$:

$C_2H_2 + \frac{5}{2}O_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O$

В химических уравнениях принято использовать целые коэффициенты. Чтобы избавиться от дробного коэффициента, умножим все коэффициенты в уравнении на 2:

$2 \cdot C_2H_2 + 2 \cdot \frac{5}{2}O_2 \rightarrow 2 \cdot 2CO_2 + 2 \cdot H_2O$

$2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$

Проверим баланс атомов:

Слева: C - $2 \cdot 2 = 4$; H - $2 \cdot 2 = 4$; O - $5 \cdot 2 = 10$.

Справа: C - $4 \cdot 1 = 4$; H - $2 \cdot 2 = 4$; O - $4 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 8 + 2 = 10$.

Уравнение сбалансировано.

Ответ: $2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$

$Al_2O_3 + H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + H_2O$

Это реакция обмена между оксидом алюминия и серной кислотой.

Начнем с алюминия (Al). В левой части 2 атома Al в $Al_2O_3$, и в правой части тоже 2 атома Al в $Al_2(SO_4)_3$. Алюминий сбалансирован.

Уравняем сульфатные группы ($SO_4$). В левой части 1 сульфатная группа в $H_2SO_4$, а в правой — 3 группы в $Al_2(SO_4)_3$. Ставим коэффициент 3 перед серной кислотой ($H_2SO_4$):

$Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + H_2O$

Теперь уравняем водород (H). В левой части $3 \cdot 2 = 6$ атомов водорода. В правой части 2 атома в $H_2O$. Ставим коэффициент 3 перед водой ($H_2O$):

$Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

Проверим кислород, не входящий в сульфатные группы. В левой части в $Al_2O_3$ 3 атома кислорода. В правой части в $3H_2O$ тоже $3 \cdot 1 = 3$ атома кислорода. Уравнение сбалансировано.

Проверим баланс всех атомов:

Слева: Al - 2; O - $3 + 3 \cdot 4 = 15$; H - $3 \cdot 2 = 6$; S - 3.

Справа: Al - 2; S - 3; O - $3 \cdot 4 + 3 \cdot 1 = 12 + 3 = 15$; H - $3 \cdot 2 = 6$.

Уравнение сбалансировано.

Ответ: $Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

$Al + HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2$

Это реакция замещения алюминия в соляной кислоте.

Начнем с уравнивания хлора (Cl). В левой части 1 атом хлора в $HCl$, в правой — 3 атома в $AlCl_3$. Поставим коэффициент 3 перед $HCl$:

$Al + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2$

Теперь посмотрим на водород (H). Слева 3 атома, справа 2. Наименьшее общее кратное для 2 и 3 — это 6. Чтобы получить 6 атомов водорода с обеих сторон, поставим коэффициент 6 перед $HCl$ и 3 перед $H_2$:

$Al + 6HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2$

Вернемся к хлору (Cl). Слева 6 атомов хлора, справа по-прежнему 3. Чтобы уравнять, ставим коэффициент 2 перед $AlCl_3$:

$Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$

Наконец, уравняем алюминий (Al). Слева 1 атом, справа стало 2. Ставим коэффициент 2 перед Al:

$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$

Проверим баланс атомов:

Слева: Al - 2; H - 6; Cl - 6.

Справа: Al - 2; Cl - $2 \cdot 3 = 6$; H - $3 \cdot 2 = 6$.

Уравнение сбалансировано.

Ответ: $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$

$Fe + Cl_2 \rightarrow FeCl_3$

Это реакция соединения железа с хлором.

Начнем с хлора (Cl). В левой части 2 атома в $Cl_2$, в правой — 3 в $FeCl_3$. Наименьшее общее кратное для 2 и 3 — это 6. Чтобы получить 6 атомов хлора с обеих сторон, ставим коэффициент 3 перед $Cl_2$ и 2 перед $FeCl_3$:

$Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

Теперь уравняем железо (Fe). Слева 1 атом, а справа стало 2. Ставим коэффициент 2 перед Fe:

$2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

Проверим баланс атомов:

Слева: Fe - 2; Cl - $3 \cdot 2 = 6$.

Справа: Fe - 2; Cl - $2 \cdot 3 = 6$.

Уравнение сбалансировано.

Ответ: $2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$