ГДЗ по Химии 8 Класс Параграф 39 Вопрос 7 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответствующие следующим схемам превращений:

а) CuO + NH₃ → Cu + N₂ + H₂O
б) HCl + MnO₂ → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O
в) Si + NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + H₂
г) Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

Определите окислители и восстановители.

а) Cu⁺²O⁻² + N⁻³H⁺¹₃ → Cu⁰ + N₂⁰ + H₂O

Cu⁺² + 2e⁻ → Cu⁰ | ×3 | ок-ль

2N⁻³ − 6e⁻ → N₂⁰ | ×1 | вос-ль

3Cu⁺² + 2N⁻³ → 3Cu⁰ + N₂⁰

3CuO + 2NH₃ → 3Cu + N₂ + 3H₂O

б) H⁺¹Cl⁻¹ + Mn⁺⁴O⁻²₂ → Mn⁺²Cl⁻¹₂ + Cl₂⁰ + H⁺¹₂O⁻²

Mn⁺⁴ + 2e⁻ → Mn⁺² | ок-ль

2Cl⁻¹ − 2e⁻ → Cl₂⁰ | вос-ль

Mn⁺⁴ + 2Cl⁻¹ → Mn⁺² + Cl₂⁰

4HCl + MnO₂ → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

в) Si⁰ + Na⁺¹O⁻²H⁺¹ + H⁺¹₂O⁻² → Na⁺¹₂Si⁺⁴O⁻²₃ + H₂⁰

2H⁺¹ + 2e⁻ → H₂⁰ | ×2 | ок-ль

Si⁰ − 4e⁻ → Si⁺⁴ | ×1 | вос-ль

4H⁺¹ + Si⁰ → 2H₂⁰ + Si⁺⁴

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂↑

г) Cu⁰ + H⁺¹N⁺⁵O₃⁻² → Cu⁺²(N⁺⁵O₃⁻²)₂ + N⁺²O⁻² + H₂⁺¹O⁻²

N⁺⁵ + 3e⁻ → N⁺² | ×2 | ок-ль

Cu⁰ − 2e⁻ → Cu⁺² | ×3 | вос-ль

2N⁺⁵ + 3Cu⁰ → 2N⁺² + 3Cu⁺²

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Общее правило

1. Окисление: степень окисления увеличивается, частица отдаёт e⁻.
2. Восстановление: степень окисления уменьшается, частица принимает e⁻.
3. В электронном балансе число отданных и принятых электронов должно совпасть, поэтому полуреакции домножают на коэффициенты и затем переносят их в итоговое уравнение.

а) CuO + NH₃ → Cu + N₂ + H₂O

Шаг 1. Степени окисления
CuO: Cu⁺², O⁻²
NH₃: N⁻³, H⁺¹
Продукты: Cu⁰, N₂⁰, (в H₂O: H⁺¹, O⁻²)

Меняются Cu и N:
Cu: +2 → 0 (уменьшилась на 2) — восстановление, принято 2e⁻ на 1 Cu
N: −3 → 0 (увеличилась на 3) — окисление, отдано 3e⁻ на 1 N

Шаг 2. Полуреакции
Cu⁺² + 2e⁻ → Cu⁰
2N⁻³ − 6e⁻ → N₂⁰

Почему во второй строке сразу 2N: потому что в продукте азот образует молекулу N₂, значит нужно два атома N.

Шаг 3. Уравниваем электроны
Чтобы число e⁻ совпало, берём НОК(2, 6) = 6:
Cu⁺² + 2e⁻ → Cu⁰ умножаем на 3: 3Cu⁺² + 6e⁻ → 3Cu⁰
2N⁻³ − 6e⁻ → N₂⁰ (уже даёт 6e⁻)

Складываем:
3Cu⁺² + 2N⁻³ → 3Cu⁰ + N₂⁰

Шаг 4. Переходим к молекулярному уравнению
Источники Cu⁺² и O⁻² — CuO, источники N⁻³ и H⁺¹ — NH₃. Доводим кислород и водород водой:
Получается: 3CuO + 2NH₃ → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Кто окислитель и восстановитель
Окислитель — то, что восстанавливается (принимает e⁻): CuO (ион Cu⁺²).
Восстановитель — то, что окисляется (отдаёт e⁻): NH₃ (атом N⁻³).

б) HCl + MnO₂ → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

Шаг 1. Степени окисления
HCl: H⁺¹, Cl⁻¹
MnO₂: Mn⁺⁴, O⁻²
MnCl₂: Mn⁺², Cl⁻¹
Cl₂: Cl⁰

Меняются Mn и Cl:
Mn: +4 → +2 (уменьшилась на 2) — восстановление, принято 2e⁻
Cl: −1 → 0 (увеличилась на 1) — окисление, отдано 1e⁻ на 1 Cl, то есть 2Cl⁻¹ отдают 2e⁻ и дают Cl₂

Шаг 2. Полуреакции
Mn⁺⁴ + 2e⁻ → Mn⁺²
2Cl⁻¹ − 2e⁻ → Cl₂⁰

Шаг 3. Электроны уже совпали (2 и 2), складываем:
Mn⁺⁴ + 2Cl⁻¹ → Mn⁺² + Cl₂⁰

Шаг 4. Собираем молекулярное уравнение
Чтобы получить MnCl₂, нужно 2Cl⁻, они приходят из 2HCl.
Чтобы уравнять H и O, добавляем воду. Итог:
4HCl + MnO₂ → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

Кто окислитель и восстановитель
Окислитель — MnO₂ (Mn⁺⁴ принимает e⁻).
Восстановитель — HCl (ион Cl⁻¹ отдаёт e⁻).

в) Si + NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + H₂

Шаг 1. Степени окисления
Si (простое вещество): Si⁰
В Na₂SiO₃: Si⁺⁴ (потому что 3O⁻² дают −6, 2Na⁺¹ дают +2, значит Si должен быть +4, чтобы сумма была 0)
В H₂: H⁰, а водород в воде/щелочи обычно H⁺¹

Меняются Si и H:
Si: 0 → +4 (увеличилась на 4) — окисление, отдано 4e⁻
H: +1 → 0 (уменьшилась на 1) — восстановление, принято 2e⁻ на 1 молекулу H₂ (так как 2H⁺¹ + 2e⁻ → H₂⁰)

Шаг 2. Полуреакции
2H⁺¹ + 2e⁻ → H₂⁰ (эту полуреакцию домножают на 2)
Si⁰ − 4e⁻ → Si⁺⁴

Шаг 3. Уравниваем электроны
Si отдаёт 4e⁻, значит полуреакцию водорода умножаем на 2, чтобы принять 4e⁻:
4H⁺¹ + 4e⁻ → 2H₂⁰
Si⁰ − 4e⁻ → Si⁺⁴

Складываем:
4H⁺¹ + Si⁰ → 2H₂⁰ + Si⁺⁴

Шаг 4. Собираем молекулярное уравнение в щелочной среде
Si⁺⁴ переходит в силикат SiO₃²⁻, который связывается с Na⁺ и даёт Na₂SiO₃. Баланс по атомам даёт:
Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂↑

Кто окислитель и восстановитель
Окислитель — вода (её водород восстанавливается до H₂, принимает e⁻).
Восстановитель — Si (окисляется до Si⁺⁴ в силикате, отдаёт e⁻).

г) Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

Шаг 1. Степени окисления
Cu: 0 → +2 (в Cu(NO₃)₂ медь Cu⁺²) — окисление, отдаёт 2e⁻
Азот в HNO₃: N⁺⁵ (потому что H⁺¹, 3O⁻² дают −6, значит N = +5)
В NO: N⁺² (так как O⁻², сумма 0 ⇒ N = +2) — восстановление, принимает 3e⁻ (с +5 до +2)

Шаг 2. Полуреакции
N⁺⁵ + 3e⁻ → N⁺² (домножают на 2)
Cu⁰ − 2e⁻ → Cu⁺² (домножают на 3)

Шаг 3. Уравниваем электроны
НОК(3, 2) = 6:
2N⁺⁵ + 6e⁻ → 2N⁺²
3Cu⁰ − 6e⁻ → 3Cu⁺²

Складываем:
2N⁺⁵ + 3Cu⁰ → 2N⁺² + 3Cu⁺²

Шаг 4. Собираем молекулярное уравнение
3Cu⁺² образуют 3Cu(NO₃)₂, значит нужно 6 нитрат-ионов NO₃⁻ (то есть 6 молекул HNO₃ уже только на «соль»). Ещё часть HNO₃ идёт на восстановление азота до NO и на образование воды. В результате получается:
3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Кто окислитель и восстановитель
Окислитель — HNO₃ (точнее N⁺⁵ в NO₃⁻, он восстанавливается до N⁺² в NO).
Восстановитель — Cu (окисляется 0 → +2).