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

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. В $\mathrm{Fe(OH)_2}$ железо имеет степень окисления $+2$, а в $\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}$ — $+3$. Сера в $\mathrm{H_2SO_4}$ имеет степень окисления $+6$, а в $\mathrm{SO_2}$ — $+4$.$$\mathrm{Fe}^{+2} \rightarrow \mathrm{Fe}^{+3};\quad \mathrm{S}^{+6} \rightarrow \mathrm{S}^{+4}$$

Железо окисляется, отдавая по одному электрону на атом. Сера восстанавливается, принимая два электрона на атом.$$2\mathrm{Fe}^{+2} - 2e^- \rightarrow 2\mathrm{Fe}^{+3};\quad \mathrm{S}^{+6} + 2e^- \rightarrow \mathrm{S}^{+4}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: сера в простом веществе имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{H_2SO_4}$ — $+6$. Азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO_2}$ — $+4$.$$\mathrm{S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}};\quad \mathrm{N^{+5} + e^- \rightarrow N^{+4}}$$

Для электронного баланса умножаем восстановление азота на 6, поскольку атом серы отдаёт 6 электронов, а каждый атом азота принимает 1 электрон.$$\mathrm{S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}}\quad (1);\qquad \mathrm{N^{+5} + e^- \rightarrow N^{+4}}\quad (6)$$

Определим степени окисления изменяющихся элементов. В $\mathrm{Na_2S}$ сера имеет степень окисления $-2$, а в простом веществе $\mathrm{S}$ — $0$. В $\mathrm{FeCl_3}$ железо имеет степень окисления $+3$, а в $\mathrm{FeS}$ — $+2$.$$\mathrm{S^{-2} \rightarrow S^0;\quad Fe^{+3} \rightarrow Fe^{+2}}$$

Сера повышает степень окисления и отдаёт два электрона. Железо понижает степень окисления и принимает один электрон.$$\mathrm{S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0;\quad Fe^{+3} + e^- \rightarrow Fe^{+2}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. В молекуле $\mathrm{Cl_2}$ хлор имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{AgCl}$ — $-1$. Кислород в $\mathrm{AgNO_3}$ имеет степень окисления $-2$, а в $\mathrm{O_2}$ — $0$.$$\mathrm{Cl^0 \rightarrow Cl^{-1};\quad O^{-2}\rightarrow O^0}$$

Составляем электронный баланс: хлор принимает электроны, кислород отдаёт электроны.$$2\mathrm{Cl^0}+2e^-\rightarrow2\mathrm{Cl^{-1}};\quad 2\mathrm{O^{-2}}-4e^-\rightarrow\mathrm{O_2^0}$$

Определяем изменения степеней окисления. Азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO}$ — $+2$: азот принимает 3 электрона и восстанавливается.$$\mathrm{N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}}$$

Сера в $\mathrm{K_2SO_3}$ имеет степень окисления $+4$, а в $\mathrm{K_2SO_4}$ — $+6$: сера отдаёт 2 электрона и окисляется.$$\mathrm{S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}}$$

Определим степени окисления изменяющихся элементов: хлор в $\mathrm{KClO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{KCl}$ — $-1$. Водород в $\mathrm{CaH_2}$ имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{Ca(OH)_2}$ — $+1$.$$\mathrm{Cl^{+5} \rightarrow Cl^{-1};\quad H^{-1} \rightarrow H^{+1}}$$

Хлор принимает 6 электронов, а каждый атом водорода отдаёт 2 электрона. В молекуле $\mathrm{CaH_2}$ два атома водорода отдают 4 электрона.$$\mathrm{Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}};\quad \mathrm{2H^{-1} - 4e^- \rightarrow 2H^{+1}}$$

Определяем степени окисления элементов, изменяющих степень окисления. Марганец в $\mathrm{MnO_2}$ имеет степень окисления $+4$, а в $\mathrm{MnBr_2}$ — $+2$. Бром в $\mathrm{HBr}$ имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{Br_2}$ — $0$.$$\mathrm{Mn^{+4} \rightarrow Mn^{+2};\quad Br^{-1} \rightarrow Br^0}$$

Марганец принимает два электрона, поэтому восстанавливается. Два атома брома отдают два электрона, образуя молекулу брома.$$\mathrm{Mn^{+4} + 2e^- \rightarrow Mn^{+2}};\quad \mathrm{2Br^{-1} - 2e^- \rightarrow Br_2^0}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. Алюминий является простым веществом и имеет степень окисления $0$, а в составе $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$ его степень окисления равна $+3$. Сера в $\mathrm{H_2SO_4}$ имеет степень…$$\mathrm{Al^0 \rightarrow Al^{+3} + 3e^-}$$

Алюминий отдаёт электроны и окисляется. Сера принимает электроны и восстанавливается.$$\mathrm{S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. В $\mathrm{MnO_2}$ марганец имеет степень окисления $+4$, а в $\mathrm{MnCl_2}$ — $+2$. Марганец принимает два электрона и восстанавливается.$$\mathrm{Mn^{+4} + 2e^- \rightarrow Mn^{+2}}$$

Хлор в хлорид-ионе имеет степень окисления $-1$, а в молекуле $\mathrm{Cl_2}$ — $0$. Два хлорид-иона отдают два электрона и окисляются.$$\mathrm{2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: кислород в $\mathrm{H_2O_2}$ имеет степень окисления $-1$, в $\mathrm{O_2}$ — $0$; хлор в $\mathrm{KClO_3}$ имеет степень окисления $+5$, в $\mathrm{KCl}$ — $-1$.$$2\mathrm{O}^{-1} - 2e^- \rightarrow 2\mathrm{O}^{0}$$

Кислород в одной молекуле $\mathrm{H_2O_2}$ отдаёт 2 электрона, а один атом хлора принимает 6 электронов.$$\mathrm{Cl}^{+5} + 6e^- \rightarrow \mathrm{Cl}^{-1}$$

Определяем изменения степеней окисления: сера в $\mathrm{H_2S}$ имеет степень окисления $-2$, а в $\mathrm{H_2SO_4}$ — $+6$; бром в $\mathrm{Br_2}$ имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{HBr}$ — $-1$.$$\mathrm{S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}}; \quad \mathrm{Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^-}$$

Для уравнивания электронов процесс восстановления брома умножаем на 4. Поэтому перед $\mathrm{Br_2}$ ставим коэффициент 4.$$\mathrm{S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}}; \quad 4\mathrm{Br_2^0} + 8e^- \rightarrow 8\mathrm{Br^-}$$

Определяем степени окисления азота. В нитрат-ионе азот имеет степень окисления $+5$, в ионе аммония — $-3$. В молекуле $\mathrm{N_2O}$ кислород имеет степень окисления $-2$, поэтому суммарная степень окисления двух атомов азота равна…$$N^{+5},\ N^{-3} \rightarrow N^{+1}$$

Составляем электронный баланс: азот в нитрат-ионе принимает четыре электрона, а азот в ионе аммония отдаёт четыре электрона.$$N^{+5}+4e^-\rightarrow N^{+1};\quad N^{-3}-4e^-\rightarrow N^{+1}$$

Определяем степени окисления элементов, изменяющих их: железо в $\mathrm{FeO}$ имеет степень окисления $+2$, а в $\mathrm{Fe(NO_3)_3}$ — $+3$. Азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO}$ — $+2$.$$\mathrm{Fe^{+2} - e^- \rightarrow Fe^{+3}};\quad \mathrm{N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}}$$

Уравниваем число отданных и принятых электронов: перед превращением железа ставим коэффициент 3, поскольку три атома железа отдают три электрона, которые принимает один атом азота.$$3\mathrm{Fe^{+2}} - 3e^- \rightarrow 3\mathrm{Fe^{+3}};\quad \mathrm{N^{+5}} + 3e^- \rightarrow \mathrm{N^{+2}}$$

Определяем изменения степеней окисления. Железо окисляется от $0$ до $+3$, а сера в серной кислоте восстанавливается от $+6$ до $+4$.$$\mathrm{Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{+3}};\quad \mathrm{S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}}$$

Уравниваем число отданных и принятых электронов: два атома железа отдают шесть электронов, три атома серы принимают шесть электронов.$$\mathrm{2Fe^0 - 6e^- \rightarrow 2Fe^{+3}};\quad \mathrm{3S^{+6} + 6e^- \rightarrow 3S^{+4}}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: в $\mathrm{MnCO_3}$ марганец имеет степень окисления $+2$, а в $\mathrm{MnO_2}$ — $+4$. В $\mathrm{KClO_3}$ хлор имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{KCl}$ — $-1$.$$\mathrm{Mn^{+2} \rightarrow Mn^{+4} + 2e^-}$$

Марганец окисляется и отдаёт 2 электрона. Хлор восстанавливается и принимает 6 электронов.$$\mathrm{Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: железо в $\mathrm{FeO}$ имеет степень окисления $+2$, а в $\mathrm{Fe(NO_3)_3}$ — $+3$. Азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO_2}$ — $+4$.$$\mathrm{Fe^{+2} \rightarrow Fe^{+3};\quad N^{+5} \rightarrow N^{+4}}$$

Составляем электронный баланс. Железо отдаёт один электрон, а азот принимает один электрон, поэтому коэффициенты перед изменяющимися частицами равны единице.$$\mathrm{Fe^{+2} - e^- \rightarrow Fe^{+3}}\\\mathrm{N^{+5} + e^- \rightarrow N^{+4}}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: магний изменяет степень окисления с 0 до $+2$, сера — с $+6$ в $\mathrm{H_2SO_4}$ до $-2$ в $\mathrm{H_2S}$.$$\mathrm{Mg^0 \rightarrow Mg^{+2};\quad S^{+6} \rightarrow S^{-2}}$$

Составляем электронный баланс: один атом магния отдаёт два электрона, а один атом серы принимает восемь электронов.$$\mathrm{Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}};\quad \mathrm{S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}}$$

Определяем изменения степеней окисления: азот в $\mathrm{HNO_3}$ восстанавливается с $+5$ до $+4$ в $\mathrm{NO_2}$, а сера в $\mathrm{Na_2SO_3}$ окисляется с $+4$ до $+6$ в $\mathrm{Na_2SO_4}$.$$\mathrm{N^{+5} + e^- \rightarrow N^{+4}};\quad \mathrm{S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}}$$

Уравниваем число электронов: атом азота принимает один электрон, поэтому процесс восстановления нужно взять два раза.$$\mathrm{2N^{+5} + 2e^- \rightarrow 2N^{+4}};\quad \mathrm{S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. Сера в $\mathrm{H_2S}$ имеет степень окисления $-2$, а в $\mathrm{H_2SO_4}$ — $+6$. Хлор в $\mathrm{Cl_2}$ имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{HCl}$ — $-1$.$$\mathrm{S^{-2} \rightarrow S^{+6};\quad Cl^0 \rightarrow Cl^{-1}}$$

Сера отдаёт восемь электронов, поэтому окисляется и является восстановителем. Два атома хлора в молекуле хлора принимают два электрона, поэтому хлор восстанавливается.$$\mathrm{S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6};\quad Cl_2 + 2e^- \rightarrow 2Cl^-}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: йод в $\mathrm{HIO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{HI}$ — $-1$. Фосфор изменяет степень окисления от $0$ до $+5$.$$\mathrm{I^{+5} + 6e^- \rightarrow I^{-1};\quad P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}}$$

Для уравнивания числа отданных и принятых электронов берём 5 атомов йода и 6 атомов фосфора.$$\mathrm{5I^{+5} + 30e^- \rightarrow 5I^{-1};\quad 6P^0 - 30e^- \rightarrow 6P^{+5}}$$