Номер 9, страница 158 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса и укажите, окислителем или восстановителем являются простые вещества:

а) $P + H_2SO_4 \rightarrow H_3PO_4 + SO_2 + H_2O$;

б) $S + HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + NO$.

а) P + H₂SO₄ → H₃PO₄ + SO₂ + H₂O

Решение

1. Сначала определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах, чтобы выявить, какие из них изменились в ходе реакции.

$\overset{0}{P} + H_2\overset{+6}{S}O_4 → H_3\overset{+5}{P}O_4 + \overset{+4}{S}O_2 + H_2O$

Из схемы видно, что степени окисления изменили фосфор (P) с 0 до +5 и сера (S) с +6 до +4.

2. Составим электронный баланс для этих элементов. Фосфор теряет электроны, то есть окисляется, и является восстановителем. Сера принимает электроны, то есть восстанавливается, а серная кислота ($H_2SO_4$) является окислителем.

$\overset{0}{P} - 5e^- \rightarrow \overset{+5}{P} \quad | \space 2$ (процесс окисления)

$\overset{+6}{S} + 2e^- \rightarrow \overset{+4}{S} \quad | \space 5$ (процесс восстановления)

Чтобы число отданных и принятых электронов было равным, находим наименьшее общее кратное (10) и домножаем полуреакции на соответствующие коэффициенты (2 и 5).

3. Переносим полученные коэффициенты в уравнение реакции: 2 перед фосфором и его соединениями, 5 – перед серой и ее соединениями.

$2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + H₂O$

4. Последний шаг — уравнять количество атомов водорода и кислорода. Слева у нас $5 \times 2 = 10$ атомов водорода. Справа в $2H₃PO₄$ уже есть $2 \times 3 = 6$ атомов водорода. Следовательно, для баланса необходимо $10 - 6 = 4$ атома водорода, что соответствует двум молекулам воды ($2H₂O$).

Итоговое сбалансированное уравнение:

$2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O$

Проверим кислород: слева $5 \times 4 = 20$. Справа $2 \times 4 + 5 \times 2 + 2 \times 1 = 8 + 10 + 2 = 20$. Все верно.

Простое вещество в этой реакции — фосфор (P). Поскольку он отдает электроны, его степень окисления повышается, и он выступает в роли восстановителя.

Ответ: $2P + 5H₂SO₄ = 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O$. Простое вещество фосфор (P) является восстановителем.

б) S + HNO₃ → H₂SO₄ + NO

Решение

1. Определяем степени окисления элементов до и после реакции.

$\overset{0}{S} + H\overset{+5}{N}O_3 → H_2\overset{+6}{S}O_4 + \overset{+2}{N}O$

Степени окисления меняют сера (S) с 0 до +6 и азот (N) с +5 до +2.

2. Составляем схему электронного баланса. Сера отдает электроны (окисляется), являясь восстановителем. Азот принимает электроны (восстанавливается), а азотная кислота ($HNO_3$) является окислителем.

$\overset{0}{S} - 6e^- \rightarrow \overset{+6}{S} \quad | \space 1$ (процесс окисления)

$\overset{+5}{N} + 3e^- \rightarrow \overset{+2}{N} \quad | \space 2$ (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для 6 и 3 равно 6. Отсюда получаем множители 1 для серы и 2 для азота.

3. Подставляем коэффициенты в исходное уравнение.

$S + 2HNO₃ → H₂SO₄ + 2NO$

4. Проверим баланс атомов в полученном уравнении.

Слева: S - 1; H - 2; N - 2; O - $2 \times 3 = 6$.

Справа: S - 1; H - 2; N - 2; O - $4 + 2 = 6$.

Все атомы уравновешены. Уравнение составлено верно.

Простое вещество в данной реакции — сера (S). Она повышает свою степень окисления с 0 до +6, отдавая электроны, и, следовательно, является восстановителем.

Ответ: $S + 2HNO₃ = H₂SO₄ + 2NO$. Простое вещество сера (S) является восстановителем.