Номер 7, страница 86 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

7. Расставьте коэффициенты в схемах следующих окислительно-восстановительных реакций:

а) $Fe + H_2O \rightarrow Fe_3O_4 + H_2$;

б) $WO_3 + H_2 \rightarrow W + H_2O$.

Укажите окислитель и восстановитель.

а)

Рассмотрим схему реакции: $Fe + H_2O \rightarrow Fe_3O_4 + H_2$.

Для расстановки коэффициентов воспользуемся методом электронного баланса. Сначала определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:

$ \overset{0}{Fe} + \overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{+8/3}{Fe}_3\overset{-2}{O}_4 + \overset{0}{H}_2 $

Железо повышает свою степень окисления, а водород — понижает. Составим полуреакции окисления и восстановления. Учитываем, что в молекуле $Fe_3O_4$ три атома железа, а в молекуле $H_2$ два атома водорода.

$3Fe^0 - 8e^- \rightarrow Fe_3^{+8}$ | 1 | Окисление, $Fe$ — восстановитель
$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 4 | Восстановление, $H^{+1}$ (в $H_2O$) — окислитель

Чтобы число отданных и принятых электронов было равным, находим наименьшее общее кратное для 8 и 2, которое равно 8. Соответствующие множители для полуреакций — 1 и 4. Это означает, что в реакции должно участвовать 3 атома $Fe$ и $4 \times 1 = 4$ молекулы $H_2$.

Подставим эти коэффициенты в схему реакции:

$3Fe + H_2O \rightarrow 1Fe_3O_4 + 4H_2$

Теперь уравняем число атомов кислорода. Справа их 4, значит, перед $H_2O$ слева нужно поставить коэффициент 4. При этом число атомов водорода также уравнивается ($4 \times 2 = 8$ слева и $4 \times 2 = 8$ справа).

Итоговое уравнение:

$3Fe + 4H_2O \rightarrow Fe_3O_4 + 4H_2$

Ответ: $3Fe + 4H_2O \rightarrow Fe_3O_4 + 4H_2$. Окислитель — $H_2O$ (за счет $H^{+1}$), восстановитель — $Fe$.

б)

Рассмотрим схему реакции: $WO_3 + H_2 \rightarrow W + H_2O$.

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$ \overset{+6}{W}\overset{-2}{O}_3 + \overset{0}{H}_2 \rightarrow \overset{0}{W} + \overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O} $

Вольфрам понижает свою степень окисления, а водород — повышает. Составим полуреакции:

$W^{+6} + 6e^- \rightarrow W^0$ | 1 | Восстановление, $W^{+6}$ (в $WO_3$) — окислитель
$H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$ | 3 | Окисление, $H_2$ — восстановитель

Наименьшее общее кратное для 6 и 2 равно 6. Множители для полуреакций — 1 и 3. Это означает, что в реакции должна участвовать 1 формула единицы $WO_3$ и 3 молекулы $H_2$.

Подставим эти коэффициенты в схему реакции:

$1WO_3 + 3H_2 \rightarrow 1W + H_2O$

Теперь уравняем число атомов кислорода. Слева их 3, значит, перед $H_2O$ справа нужно поставить коэффициент 3. При этом число атомов водорода также уравнивается ($3 \times 2 = 6$ слева и $3 \times 2 = 6$ справа).

Итоговое уравнение:

$WO_3 + 3H_2 \rightarrow W + 3H_2O$

Ответ: $WO_3 + 3H_2 \rightarrow W + 3H_2O$. Окислитель — $WO_3$ (за счет $W^{+6}$), восстановитель — $H_2$.