Задание 20 ОГЭ по химии: решения ФИПИ с ответами по шагам

Определяем изменения степеней окисления: железо в $\mathrm{FeCl_3}$ имеет степень окисления $+3$, а в $\mathrm{FeCl_2}$ — $+2$. Иод в $\mathrm{HI}$ имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{I_2}$ — $0$.$$\mathrm{Fe^{+3} + e^- \rightarrow Fe^{+2}};\quad \mathrm{2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0}$$

Уравниваем количество отданных и принятых электронов: два атома железа принимают два электрона, два иодид-иона отдают два электрона.$$\mathrm{2Fe^{3+} + 2I^- \rightarrow 2Fe^{2+} + I_2}$$

Определяем степени окисления марганца: в $\mathrm{K_2MnO_4}$ марганец имеет степень окисления $+6$, в $\mathrm{MnO_2}$ — $+4$, а в $\mathrm{KMnO_4}$ — $+7$.$$\mathrm{Mn}^{+6} \rightarrow \mathrm{Mn}^{+7} + e^-; \quad \mathrm{Mn}^{+6} + 2e^- \rightarrow \mathrm{Mn}^{+4}$$

Для уравнивания электронов умножаем процесс восстановления на 1, а процесс окисления учитываем с коэффициентом 2: два атома марганца отдают по одному электрону, один атом марганца принимает два электрона.$$2\mathrm{Mn}^{+6} - 2e^- \rightarrow 2\mathrm{Mn}^{+7}; \quad \mathrm{Mn}^{+6} + 2e^- \rightarrow \mathrm{Mn}^{+4}$$

Определяем изменения степеней окисления. Марганец в $\mathrm{KMnO_4}$ имеет степень окисления $+7$, а в $\mathrm{K_2MnO_4}$ — $+6$, поэтому марганец принимает электроны и восстанавливается.$$\mathrm{Mn^{+7} + e^- \rightarrow Mn^{+6}}$$

Кислород в перманганате имеет степень окисления $-2$. При образовании молекулы $\mathrm{O_2}$ его степень окисления становится равной $0$, поэтому кислород отдаёт электроны и окисляется.$$\mathrm{2O^{-2} - 4e^- \rightarrow O_2^0}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. Цинк в простом веществе имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{Zn(NO_3)_2}$ — $+2$. Азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{N_2O}$ — $+1$.$$\mathrm{Zn^0 \rightarrow Zn^{+2}};\quad \mathrm{N^{+5} \rightarrow N^{+1}}$$

Составляем электронный баланс: атом цинка отдаёт два электрона, а каждый атом азота принимает четыре электрона. В молекуле $\mathrm{N_2O}$ два атома азота принимают всего восемь электронов, поэтому требуется четыре атома цинка.$$\mathrm{Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}}\times 4;\quad \mathrm{N^{+5} + 4e^- \rightarrow N^{+1}}\times 2$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: фосфор в $\mathrm{P_2O_3}$ имеет степень окисления $+3$, а в $\mathrm{H_3PO_4}$ — $+5$. Хлор в $\mathrm{HClO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{HCl}$ — $-1$.$$\mathrm{P^{+3} \rightarrow P^{+5}},\quad \mathrm{Cl^{+5} \rightarrow Cl^{-1}}$$

Составляем электронный баланс. Два атома фосфора отдают четыре электрона, а один атом хлора принимает шесть электронов.$$2\mathrm{P^{+3}} - 4e^- \rightarrow 2\mathrm{P^{+5}};\quad \mathrm{Cl^{+5}} + 6e^- \rightarrow \mathrm{Cl^{-1}}$$

Определяем степени окисления элементов, изменяющих степень окисления: сера окисляется от $0$ до $+6$, фтор восстанавливается от $0$ до $-1$.$$\mathrm{S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}};\quad \mathrm{F_2^0 + 2e^- \rightarrow 2F^-}$$

Уравниваем число электронов: процесс восстановления для фтора умножаем на 3.$$\mathrm{S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}};\quad \mathrm{3F_2^0 + 6e^- \rightarrow 6F^-}$$

Определяем степени окисления элементов, изменяющих их. Цинк в простом веществе имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{ZnSO_4}$ — $+2$. Сера в $\mathrm{H_2SO_4}$ имеет степень окисления $+6$, а в $\mathrm{H_2S}$ — $-2$.$$\mathrm{Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}};\quad \mathrm{S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}}$$

Уравниваем число отданных и принятых электронов. Четыре атома цинка отдают восемь электронов, один атом серы принимает восемь электронов.$$\mathrm{4Zn^0 - 8e^- \rightarrow 4Zn^{+2}};\quad \mathrm{S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются: бром в $\mathrm{HBrO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{Br_2}$ — $0$; сера в $\mathrm{H_2S}$ имеет степень окисления $-2$, а в простом веществе $\mathrm{S}$ — $0$.$$\mathrm{Br^{+5} \rightarrow Br^0;\quad S^{-2} \rightarrow S^0}$$

Бром принимает 5 электронов, а каждый атом серы отдаёт 2 электрона. Наименьшее общее кратное равно 10, поэтому перед $\mathrm{HBrO_3}$ ставим коэффициент 2, а перед $\mathrm{H_2S}$ — коэффициент 5.$$\mathrm{Br^{+5} + 5e^- \rightarrow Br^0};\quad \mathrm{S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0}$$

Определяем степени окисления азота: в $\mathrm{NO}$ азот имеет степень окисления $+2$, в $\mathrm{Ba(NO_2)_2}$ — $+3$, а в $\mathrm{N_2}$ — $0$.$$\mathrm{N^{+2} \rightarrow N^{+3} + e^-;\quad N^{+2} + 2e^- \rightarrow N^0}$$

Уравниваем число отданных и принятых электронов: два атома азота окисляются, а один атом азота восстанавливается.$$2\mathrm{N^{+2}} - 2e^-;\quad \mathrm{N^{+2}} + 2e^-$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO}$ — $+2$. Фосфор изменяет степень окисления от $0$ до $+5$.$$\mathrm{N^{+5} \rightarrow N^{+2};\quad P^0 \rightarrow P^{+5}}$$

Азот восстанавливается и принимает три электрона. Фосфор окисляется и отдаёт пять электронов.$$\mathrm{N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}};\quad \mathrm{P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}}$$

Определяем элементы, изменяющие степени окисления: сера в сульфиде окисляется от $-2$ до $0$, хлор в хлорате восстанавливается от $+5$ до $-1$.$$\mathrm{S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0;\quad Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}}$$

Для уравнивания числа отданных и принятых электронов процесс окисления серы умножаем на 3. Коэффициенты перед $\mathrm{K_2S}$ и $\mathrm{HClO_3}$ равны соответственно 3 и 1.$$\mathrm{3S^{-2} - 6e^- \rightarrow 3S^0;\quad Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются: сера в $\mathrm{H_2S}$ имеет степень окисления $-2$, а в простом веществе $\mathrm{S}$ — $0$; хлор в $\mathrm{HClO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{HCl}$ — $-1$.$$\mathrm{S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0}$$

Сера окисляется и отдаёт два электрона, а хлор восстанавливается и принимает шесть электронов.$$\mathrm{Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}}$$

Определяем степени окисления элементов, изменяющих их в реакции: азот в $\mathrm{NO_2}$ имеет степень окисления $+4$, а в $\mathrm{NO}$ — $+2$. Иод в $\mathrm{HI}$ имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{I_2}$ — $0$.$$\mathrm{N^{+4} \rightarrow N^{+2};\quad I^{-1} \rightarrow I^0}$$

Азот принимает два электрона на один атом, поэтому является восстанавливающимся элементом. Два атома йода отдают два электрона, образуя молекулу йода.$$\mathrm{N^{+4} + 2e^- \rightarrow N^{+2};\quad 2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0}$$

Определяем степени окисления брома. В $\mathrm{HBr}$ бром имеет степень окисления $-1$, в $\mathrm{KBrO_3}$ — $+5$, а в молекуле $\mathrm{Br_2}$ — $0$.$$\mathrm{Br^{-1} \rightarrow Br^0},\qquad \mathrm{Br^{+5} \rightarrow Br^{-1}}$$

Бромид-ионы окисляются: каждый атом брома отдаёт один электрон. С учётом образования молекулы $\mathrm{Br_2}$ два атома отдают два электрона.$$2\mathrm{Br^{-1}} - 2e^- \rightarrow \mathrm{Br_2}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. В $\mathrm{Na_2S}$ сера имеет степень окисления $-2$, в простом веществе $\mathrm{S}$ — $0$. В $\mathrm{FeBr_3}$ железо имеет степень окисления $+3$, а в $\mathrm{FeS}$ — $+2$.$$\mathrm{S^{-2} \rightarrow S^0};\quad \mathrm{Fe^{+3} \rightarrow Fe^{+2}}$$

Сера повышает степень окисления и отдаёт электроны, поэтому является восстановителем. Железо принимает электроны и понижает степень окисления, поэтому соединение железа(III) является окислителем.$$2\mathrm{S^{-2}} - 4e^- \rightarrow 2\mathrm{S^0};\quad 2\mathrm{Fe^{+3}} + 4e^- \rightarrow 2\mathrm{Fe^{+2}}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO}$ — $+2$; бром в $\mathrm{HBr}$ имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{Br_2}$ — $0$.$$\mathrm{N^{+5} \rightarrow N^{+2};\quad Br^{-1} \rightarrow Br^0}$$

Азот принимает электроны, поэтому происходит восстановление. Два атома брома отдают два электрона, поэтому происходит окисление.$$\mathrm{N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2};\quad 2Br^{-1} - 2e^- \rightarrow Br_2^0}$$

Определяем степени окисления хлора. В молекуле $\mathrm{Cl_2}$ степень окисления хлора равна $0$. В $\mathrm{BaCl_2}$ хлор имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{Ba(ClO_3)_2}$ — $+5$.$$\mathrm{Cl^0 \rightarrow Cl^{-1}},\quad \mathrm{Cl^0 \rightarrow Cl^{+5}}$$

Одна часть атомов хлора принимает электроны, другая часть отдаёт электроны.$$\mathrm{Cl^0 + 1e^- \rightarrow Cl^{-1}};\quad \mathrm{Cl^0 - 5e^- \rightarrow Cl^{+5}}$$

Определяем изменения степеней окисления: железо повышает степень окисления с $+2$ до $+3$, а азот понижает её с $+5$ до $+2$.$$\mathrm{Fe^{2+} - e^- \rightarrow Fe^{3+}};\quad \mathrm{N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}}$$

Для электронного баланса процесс окисления железа умножаем на 3.$$3\mathrm{Fe^{2+}} - 3e^- \rightarrow 3\mathrm{Fe^{3+}};\quad \mathrm{N^{+5}} + 3e^- \rightarrow \mathrm{N^{+2}}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: свинец в $\mathrm{PbO_2}$ имеет степень окисления $+4$, а в $\mathrm{PbCl_2}$ — $+2$. Хлор в $\mathrm{HCl}$ имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{Cl_2}$ — $0$.$$\mathrm{Pb^{+4} \rightarrow Pb^{+2};\quad Cl^{-1} \rightarrow Cl^0}$$

Составляем электронный баланс: свинец принимает два электрона, а два атома хлора отдают по одному электрону.$$\mathrm{Pb^{+4} + 2e^- \rightarrow Pb^{+2}};\quad \mathrm{2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. В $\mathrm{Cu_2O}$ медь имеет степень окисления $+1$, а в $\mathrm{CuSO_4}$ — $+2$. Сера в $\mathrm{H_2SO_4}$ имеет степень окисления $+6$, а в $\mathrm{SO_2}$ — $+4$.$$\mathrm{Cu^{+1} - e^- \rightarrow Cu^{+2}};\quad \mathrm{S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}}$$

В молекуле $\mathrm{Cu_2O}$ два атома меди отдают по одному электрону, всего 2 электрона. Один атом серы принимает 2 электрона, поэтому коэффициенты электронного баланса равны 1:1.$$2\mathrm{Cu^{+1}} - 2e^- \rightarrow 2\mathrm{Cu^{+2}};\quad \mathrm{S^{+6}} + 2e^- \rightarrow \mathrm{S^{+4}}$$