Номер 71, страница 20 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

71. Составьте уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) $S \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3 \rightarrow H_2SO_4 \rightarrow H_2$

б) $Cl_2 \rightarrow HCl \rightarrow MgCl_2 \rightarrow Mg \rightarrow Mg(NO_3)_2$

в) $KMnO_4 \rightarrow O_2 \rightarrow MnO \rightarrow MnSO_4 \rightarrow Mn(OH)_2$

г) $Li_2O \rightarrow LiOH \rightarrow LiCl \rightarrow Li \rightarrow LiNO_3$

д) $H_2S \rightarrow S \rightarrow SO_2 \rightarrow Na_2SO_3 \rightarrow SO_2$

е) $Fe_2O_3 \rightarrow Fe \rightarrow FeCl_2 \rightarrow FeO \rightarrow Fe$

ё) $P \rightarrow P_2O_5 \rightarrow Na_3PO_4 \rightarrow H_3PO_4 \rightarrow AlPO_4$

Установите, какие из предложенных вами химических реакций являются окислительно-восстановительными. Укажите в них окислитель и восстановитель.

Решение

а) $S \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3 \rightarrow H_2SO_4 \rightarrow H_2$

1. $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$. Реакция горения серы. Является окислительно-восстановительной (ОВР). Сера ($S^0$) является восстановителем, а кислород ($O_2^0$) - окислителем.

2. $2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5, t} 2SO_3$. Каталитическое окисление диоксида серы. Является ОВР. Диоксид серы ($S^{+4}$) - восстановитель, кислород ($O_2^0$) - окислитель.

3. $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$. Реакция соединения, гидратация оксида серы(VI). Не является ОВР, так как степени окисления элементов не изменяются.

4. $H_2SO_4 (\text{разб.}) + Zn \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$. Реакция замещения. Является ОВР. Цинк ($Zn^0$) - восстановитель, ионы водорода ($H^+$) в серной кислоте - окислитель.

Ответ: Уравнения реакций: $S + O_2 \rightarrow SO_2$; $2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$; $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$; $H_2SO_4 + Zn \rightarrow ZnSO_4 + H_2$. Окислительно-восстановительными являются реакции 1, 2, 4. В реакции 1: $S$ - восстановитель, $O_2$ - окислитель. В реакции 2: $SO_2$ - восстановитель, $O_2$ - окислитель. В реакции 4: $Zn$ - восстановитель, $H_2SO_4$ (за счет $H^+$) - окислитель.

б) $Cl_2 \rightarrow HCl \rightarrow MgCl_2 \rightarrow Mg \rightarrow Mg(NO_3)_2$

1. $Cl_2 + H_2 \xrightarrow{h\nu} 2HCl$. Реакция соединения. Является ОВР. Водород ($H_2^0$) - восстановитель, хлор ($Cl_2^0$) - окислитель.

2. $2HCl + MgO \rightarrow MgCl_2 + H_2O$. Реакция обмена (нейтрализация). Не является ОВР.

3. $MgCl_2 (\text{расплав}) \xrightarrow{\text{электролиз}} Mg + Cl_2 \uparrow$. Реакция разложения (электролиз). Является ОВР. Ионы хлора ($Cl^{-1}$) - восстановитель, ионы магния ($Mg^{+2}$) - окислитель.

4. $Mg + 2HNO_3 (\text{разб.}) \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2 \uparrow$. Реакция замещения. Является ОВР. Магний ($Mg^0$) - восстановитель, ионы водорода ($H^+$) в азотной кислоте - окислитель.

Ответ: Уравнения реакций: $Cl_2 + H_2 \rightarrow 2HCl$; $2HCl + MgO \rightarrow MgCl_2 + H_2O$; $MgCl_2 \xrightarrow{\text{электролиз}} Mg + Cl_2$; $Mg + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2$. Окислительно-восстановительными являются реакции 1, 3, 4. В реакции 1: $H_2$ - восстановитель, $Cl_2$ - окислитель. В реакции 3: $Cl^-$ (в $MgCl_2$) - восстановитель, $Mg^{2+}$ (в $MgCl_2$) - окислитель. В реакции 4: $Mg$ - восстановитель, $HNO_3$ (за счет $H^+$) - окислитель.

в) $KMnO_4 \rightarrow O_2 \rightarrow MnO \rightarrow MnSO_4 \rightarrow Mn(OH)_2$

1. $2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow$. Реакция разложения. Является внутримолекулярной ОВР. Кислород ($O^{-2}$) - восстановитель, марганец ($Mn^{+7}$) - окислитель (оба в составе $KMnO_4$).

2. $2Mn + O_2 \xrightarrow{t} 2MnO$. Реакция соединения. Является ОВР. Марганец ($Mn^0$) - восстановитель, кислород ($O_2^0$) - окислитель.

3. $MnO + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + H_2O$. Реакция обмена. Не является ОВР.

4. $MnSO_4 + 2NaOH \rightarrow Mn(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$. Реакция обмена. Не является ОВР.

Ответ: Уравнения реакций: $2KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2$; $2Mn + O_2 \rightarrow 2MnO$; $MnO + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + H_2O$; $MnSO_4 + 2NaOH \rightarrow Mn(OH)_2 + Na_2SO_4$. Окислительно-восстановительными являются реакции 1, 2. В реакции 1: $KMnO_4$ является и окислителем (за счет $Mn^{+7}$), и восстановителем (за счет $O^{-2}$). В реакции 2: $Mn$ - восстановитель, $O_2$ - окислитель.

г) $Li_2O \rightarrow LiOH \rightarrow LiCl \rightarrow Li \rightarrow LiNO_3$

1. $Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$. Реакция соединения. Не является ОВР.

2. $LiOH + HCl \rightarrow LiCl + H_2O$. Реакция обмена (нейтрализация). Не является ОВР.

3. $2LiCl (\text{расплав}) \xrightarrow{\text{электролиз}} 2Li + Cl_2 \uparrow$. Реакция разложения (электролиз). Является ОВР. Ионы хлора ($Cl^{-1}$) - восстановитель, ионы лития ($Li^{+1}$) - окислитель.

4. $2Li + 2HNO_3 \rightarrow 2LiNO_3 + H_2 \uparrow$. Реакция замещения. Является ОВР. Литий ($Li^0$) - восстановитель, ионы водорода ($H^+$) в азотной кислоте - окислитель.

Ответ: Уравнения реакций: $Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$; $LiOH + HCl \rightarrow LiCl + H_2O$; $2LiCl \xrightarrow{\text{электролиз}} 2Li + Cl_2$; $2Li + 2HNO_3 \rightarrow 2LiNO_3 + H_2$. Окислительно-восстановительными являются реакции 3, 4. В реакции 3: $LiCl$ (за счет $Cl^{-1}$) - восстановитель, $LiCl$ (за счет $Li^{+1}$) - окислитель. В реакции 4: $Li$ - восстановитель, $HNO_3$ (за счет $H^+$) - окислитель.

д) $H_2S \rightarrow S \rightarrow SO_2 \rightarrow Na_2SO_3 \rightarrow SO_2$

1. $2H_2S + O_2 (\text{недост.}) \rightarrow 2S \downarrow + 2H_2O$. Неполное сгорание сероводорода. Является ОВР. Сероводород ($S^{-2}$) - восстановитель, кислород ($O_2^0$) - окислитель.

2. $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$. Реакция горения серы. Является ОВР. Сера ($S^0$) - восстановитель, кислород ($O_2^0$) - окислитель.

3. $SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$. Реакция обмена. Не является ОВР.

4. $Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + SO_2 \uparrow + H_2O$. Реакция обмена. Не является ОВР.

Ответ: Уравнения реакций: $2H_2S + O_2 \rightarrow 2S + 2H_2O$; $S + O_2 \rightarrow SO_2$; $SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$; $Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + SO_2 + H_2O$. Окислительно-восстановительными являются реакции 1, 2. В реакции 1: $H_2S$ - восстановитель, $O_2$ - окислитель. В реакции 2: $S$ - восстановитель, $O_2$ - окислитель.

е) $Fe_2O_3 \rightarrow Fe \rightarrow FeCl_2 \rightarrow FeO \rightarrow Fe$

1. $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2$. Восстановление железа из руды. Является ОВР. Оксид углерода(II) ($C^{+2}$) - восстановитель, оксид железа(III) ($Fe^{+3}$) - окислитель.

2. $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$. Реакция замещения. Является ОВР. Железо ($Fe^0$) - восстановитель, ионы водорода ($H^+$) в соляной кислоте - окислитель.

3. $FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$; затем $Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$. Двухстадийный процесс. Обе реакции (обмена и разложения) не являются ОВР.

4. $FeO + C \xrightarrow{t} Fe + CO$. Восстановление железа. Является ОВР. Углерод ($C^0$) - восстановитель, оксид железа(II) ($Fe^{+2}$) - окислитель.

Ответ: Уравнения реакций: $Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$; $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2$; $FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 + 2NaCl$ и $Fe(OH)_2 \rightarrow FeO + H_2O$; $FeO + C \rightarrow Fe + CO$. Окислительно-восстановительными являются реакции 1, 2, 4. В реакции 1: $CO$ - восстановитель, $Fe_2O_3$ - окислитель. В реакции 2: $Fe$ - восстановитель, $HCl$ - окислитель. В реакции 4: $C$ - восстановитель, $FeO$ - окислитель.

ё) $P \rightarrow P_2O_5 \rightarrow Na_3PO_4 \rightarrow H_3PO_4 \rightarrow AlPO_4$

1. $4P + 5O_2 \xrightarrow{t} 2P_2O_5$. Реакция горения фосфора. Является ОВР. Фосфор ($P^0$) - восстановитель, кислород ($O_2^0$) - окислитель.

2. $P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$. Реакция обмена. Не является ОВР.

3. $2Na_3PO_4 + 3H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 3Na_2SO_4$. Реакция обмена. Не является ОВР.

4. $H_3PO_4 + Al(OH)_3 \rightarrow AlPO_4 \downarrow + 3H_2O$. Реакция обмена (нейтрализация). Не является ОВР.

Ответ: Уравнения реакций: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$; $P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$; $2Na_3PO_4 + 3H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 3Na_2SO_4$; $H_3PO_4 + Al(OH)_3 \rightarrow AlPO_4 + 3H_2O$. Окислительно-восстановительной является только реакция 1, в которой $P$ - восстановитель, а $O_2$ - окислитель.