Номер 4, страница 20 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано

Химическая схема: $Fe + Cl_2 \to FeCl_3$

Найти

Расставить коэффициенты методом электронного баланса. Указать окислитель и восстановитель.

Решение

Расстановка коэффициентов методом электронного баланса

1. Определяем степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции:

Железо до реакции находится в простом веществе, его степень окисления $Fe^0$.

Хлор до реакции находится в простом веществе $Cl_2$, его степень окисления $Cl^0$.

В продукте реакции $FeCl_3$ хлор проявляет степень окисления $-1$, так как это более электроотрицательный элемент. Следовательно, степень окисления железа в $FeCl_3$ будет $+3$ (поскольку $x + 3 \cdot (-1) = 0 \Rightarrow x = +3$).

Таким образом, схема реакции со степенями окисления выглядит так:

$Fe^0 + Cl_2^0 \to Fe^{+3}Cl_3^{-1}$

2. Составляем полуреакции окисления и восстановления:

Железо изменяет степень окисления с $0$ до $+3$, теряя электроны, следовательно, оно окисляется:

$Fe^0 - 3e^- \to Fe^{+3}$

Хлор изменяет степень окисления с $0$ до $-1$, принимая электроны. Поскольку в молекуле $Cl_2$ два атома хлора, и они оба переходят в степень окисления $-1$, то один молекула $Cl_2$ принимает $2 \cdot 1 = 2$ электрона:

$Cl_2^0 + 2e^- \to 2Cl^{-1}$

3. Находим наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и принятых электронов. Число отданных электронов равно $3$, число принятых электронов равно $2$. НОК$(3, 2) = 6$.

4. Умножаем каждую полуреакцию на соответствующий коэффициент, чтобы уравнять число отданных и принятых электронов:

Для полуреакции окисления ($Fe^0 - 3e^- \to Fe^{+3}$) коэффициент равен $6/3 = 2$:

$2Fe^0 - 6e^- \to 2Fe^{+3}$

Для полуреакции восстановления ($Cl_2^0 + 2e^- \to 2Cl^{-1}$) коэффициент равен $6/2 = 3$:

$3Cl_2^0 + 6e^- \to 6Cl^{-1}$

5. Переносим полученные коэффициенты в исходную схему реакции:

Коэффициент $2$ для $Fe$ и $FeCl_3$ (так как $2Fe^{+3}$ означает $2$ молекулы $FeCl_3$).

Коэффициент $3$ для $Cl_2$.

$2Fe + 3Cl_2 \to 2FeCl_3$

6. Проверяем баланс атомов в уравнении:

Fe: $2$ атома слева, $2$ атома справа.

Cl: $3 \times 2 = 6$ атомов слева, $2 \times 3 = 6$ атомов справа.

Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции с коэффициентами: $2Fe + 3Cl_2 \to 2FeCl_3$.

Определение окислителя и восстановителя

Окислитель — это вещество, которое принимает электроны и при этом восстанавливается (его степень окисления понижается).

Восстановитель — это вещество, которое отдает электроны и при этом окисляется (его степень окисления повышается).

В данной реакции:

$Fe^0 \to Fe^{+3}$ (железо окисляется, отдает электроны), следовательно, $Fe$ является восстановителем.

$Cl_2^0 \to 2Cl^{-1}$ (хлор восстанавливается, принимает электроны), следовательно, $Cl_2$ является окислителем.

Ответ: Окислитель — $Cl_2$, восстановитель — $Fe$.