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

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: цинк имеет степень окисления $0$, сера в серной кислоте — $+6$, а в простом веществе — $0$.$$\mathrm{Zn^0 \rightarrow Zn^{+2} + 2e^-;\quad S^{+6} + 6e^- \rightarrow S^0}$$

Цинк отдаёт два электрона, а атом серы принимает шесть электронов. Для уравнивания электронов перед цинком ставим коэффициент $3$.

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. В $\mathrm{HNO_2}$ азот имеет степень окисления $+3$, а в $\mathrm{HNO_3}$ — $+5$. Хлор в $\mathrm{Cl_2}$ имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{HCl}$ — $-1$.$$\mathrm{N^{+3} \rightarrow N^{+5} + 2e^-}$$

Азот окисляется, отдавая два электрона. Два атома хлора принимают в сумме два электрона.$$\mathrm{Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. Кальций в простом веществе имеет степень окисления 0, а в нитрате кальция — $+2$. Азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а средняя степень окисления азота в…$$\mathrm{Ca^0 \rightarrow Ca^{2+};\quad N^{+5} \rightarrow N^{+1}}$$

Кальций отдаёт электроны, а азот принимает электроны. Так как в молекуле $\mathrm{N_2O}$ содержатся два атома азота, суммарно они принимают 8 электронов.$$\mathrm{Ca^0 - 2e^- \rightarrow Ca^{2+}}\quad (\times 4);\qquad \mathrm{2N^{+5} + 8e^- \rightarrow 2N^{+1}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются: хлор в $\mathrm{HClO_4}$ имеет степень окисления $+7$, а в $\mathrm{HCl}$ — $-1$. Сера в $\mathrm{SO_2}$ имеет степень окисления $+4$, а в $\mathrm{H_2SO_4}$ — $+6$.$$\mathrm{Cl^{+7} + 8e^- \rightarrow Cl^{-1}};\quad \mathrm{S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}}$$

Для уравнивания числа электронов умножаем процесс окисления серы на 4: один атом хлора принимает 8 электронов, а четыре атома серы отдают 8 электронов.$$\mathrm{Cl^{+7} + 8e^- \rightarrow Cl^{-1}};\quad 4\mathrm{S^{+4}} - 8e^- \rightarrow 4\mathrm{S^{+6}}$$

Определяем изменения степеней окисления: железо в $\mathrm{Fe(OH)_3}$ имеет степень окисления $+3$, а в $\mathrm{FeI_2}$ — $+2$. Иод в $\mathrm{HI}$ имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{I_2}$ — $0$.$$\mathrm{Fe^{+3} + e^- \rightarrow Fe^{+2}}; \quad \mathrm{2I^- - 2e^- \rightarrow I_2^0}$$

Уравниваем число отданных и принятых электронов: два атома железа принимают два электрона, а два иона иода отдают два электрона.$$\mathrm{2Fe^{+3} + 2e^- \rightarrow 2Fe^{+2}}; \quad \mathrm{2I^- - 2e^- \rightarrow I_2}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов: хлор в $\mathrm{HClO}$ имеет степень окисления $+1$, а в $\mathrm{HCl}$ — $-1$; азот в $\mathrm{NO}$ имеет степень окисления $+2$, а в $\mathrm{HNO_3}$ — $+5$.$$\mathrm{Cl^{+1} + 2e^- \rightarrow Cl^{-1}};\quad \mathrm{N^{+2} - 3e^- \rightarrow N^{+5}}$$

Для уравнивания числа отданных и принятых электронов первый процесс умножаем на 3, второй — на 2.$$\mathrm{3Cl^{+1} + 6e^- \rightarrow 3Cl^{-1}};\quad \mathrm{2N^{+2} - 6e^- \rightarrow 2N^{+5}}$$

Определяем степени окисления элементов, изменяющих степень окисления: хром в простом веществе имеет степень окисления 0, в $\mathrm{CrCl_3}$ — $+3$; кислород в $\mathrm{O_2}$ имеет степень окисления 0, в $\mathrm{H_2O}$ — $-2$.$$\mathrm{Cr^0 \rightarrow Cr^{+3};\quad O^0 \rightarrow O^{-2}}$$

Хром окисляется и отдаёт три электрона на один атом. Кислород восстанавливается и принимает два электрона на один атом.$$\mathrm{Cr^0 - 3e^- \rightarrow Cr^{+3}};\quad \mathrm{O^0 + 2e^- \rightarrow O^{-2}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. В $\mathrm{CrO_3}$ хром имеет степень окисления $+6$, а в $\mathrm{Cr_2O_3}$ — $+3$. Азот в $\mathrm{NH_3}$ имеет степень окисления $-3$, а в молекуле $\mathrm{N_2}$ — $0$.$$\mathrm{Cr^{+6} \rightarrow Cr^{+3};\quad N^{-3} \rightarrow N^0}$$

Хром принимает электроны, то есть восстанавливается. Каждый атом хрома принимает три электрона.$$\mathrm{Cr^{+6} + 3e^- \rightarrow Cr^{+3}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются: бром в $\mathrm{HBr}$ имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{HBrO_3}$ — $+5$; азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO_2}$ — $+4$.$$\mathrm{Br^{-1} - 6e^- \rightarrow Br^{+5}};\quad \mathrm{N^{+5} + e^- \rightarrow N^{+4}}$$

Для электронного баланса умножаем процесс восстановления азота на 6. Поэтому соотношение коэффициентов перед $\mathrm{HBr}$ и $\mathrm{HNO_3}$ равно $1:6$.$$\mathrm{Br^{-1} - 6e^- \rightarrow Br^{+5}}\quad (1);\qquad \mathrm{N^{+5} + e^- \rightarrow N^{+4}}\quad (6)$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов. В простом веществе бор имеет степень окисления $0$, в $\mathrm{H_3BO_3}$ — $+3$. В $\mathrm{HBrO_3}$ бром имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{HBr}$ — $-1$.$$\mathrm{B^0 \rightarrow B^{+3};\quad Br^{+5} \rightarrow Br^{-1}}$$

Составляем электронный баланс: бор отдаёт три электрона, а бром принимает шесть электронов.$$\mathrm{B^0 - 3e^- \rightarrow B^{+3}};\quad \mathrm{Br^{+5} + 6e^- \rightarrow Br^{-1}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются: йод в $\mathrm{KI}$ имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{KIO_3}$ — $+5$. Бром в $\mathrm{Br_2}$ имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{HBr}$ — $-1$.$$\mathrm{I^{-1} - 6e^- \rightarrow I^{+5}};\quad \mathrm{Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1}}$$

Для уравнивания электронного баланса умножаем процесс восстановления брома на 3. Тогда шесть атомов брома принимают шесть электронов, отданных одним атомом йода.$$\mathrm{I^{-1} - 6e^- \rightarrow I^{+5}};\quad 3\mathrm{Br_2^0 + 6e^- \rightarrow 6Br^{-1}}$$

Определим степени окисления элементов, которые изменяются: бор в простом веществе имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{H_3BO_3}$ — $+3$. Хлор в $\mathrm{HClO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{HCl}$ — $-1$.$$\mathrm{B^0 \rightarrow B^{+3} + 3e^-}$$

Хлор принимает шесть электронов. Для уравнивания электронов нужны два атома бора на один атом хлора.$$\mathrm{Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}}$$

Определяем степени окисления элементов. В простом веществе железо имеет степень окисления $0$, в $\mathrm{K_2FeO_4}$ железо имеет степень окисления $+6$. Кислород изменяет степень окисления с $0$ до $-2$.$$\mathrm{Fe^0 \rightarrow Fe^{+6} + 6e^-}$$

Кислород принимает электроны. Две атома кислорода в молекуле $\mathrm{O_2}$ принимают четыре электрона.$$\mathrm{O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}}$$

Определяем изменения степеней окисления. Хром восстанавливается с $+6$ до $+3$, а углерод окисляется из $0$ до $+4$.$$\mathrm{Cr}^{+6}+3e^-\rightarrow\mathrm{Cr}^{+3};\quad \mathrm{C}^0-4e^-\rightarrow\mathrm{C}^{+4}$$

В одной формульной единице дихромата содержатся два атома хрома, поэтому они принимают всего 6 электронов. Для уравнивания электронов берём два дихромата и три атома углерода.$$2\mathrm{Cr}^{+6}+12e^-\rightarrow2\mathrm{Cr}^{+3};\quad 3\mathrm{C}^0-12e^-\rightarrow3\mathrm{C}^{+4}$$

Определяем степени окисления серы: в простом веществе $\mathrm{S}$ она равна $0$, в $\mathrm{K_2S}$ — $-2$, а в $\mathrm{K_2SO_3}$ — $+4$.$$\mathrm{S^0 \rightarrow S^{-2}},\quad \mathrm{S^0 \rightarrow S^{+4}}$$

Сера, переходящая из степени окисления $0$ в $-2$, принимает 2 электрона и является окислителем. Сера, переходящая из степени окисления $0$ в $+4$, отдаёт 4 электрона и является восстановителем.$$\mathrm{S^0 + 2e^- \rightarrow S^{-2}};\quad \mathrm{S^0 - 4e^- \rightarrow S^{+4}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. В $\mathrm{Cu_2O}$ медь имеет степень окисления $+1$, а в $\mathrm{Cu(NO_3)_2}$ — $+2$. Азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO}$ — $+2$.$$\mathrm{Cu}^{+1} - e^- \rightarrow \mathrm{Cu}^{+2};\quad \mathrm{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \mathrm{N}^{+2}$$

Так как в одной формульной единице $\mathrm{Cu_2O}$ находятся два атома меди, при её окислении отдаётся два электрона. Уравниваем число отданных и принятых электронов.$$2\mathrm{Cu}^{+1} - 2e^- \rightarrow 2\mathrm{Cu}^{+2};\quad \mathrm{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \mathrm{N}^{+2};\quad 3 \cdot 2e^- = 2 \cdot 3e^-$$

Определим степени окисления хлора: в $\mathrm{HCl}$ хлор имеет степень окисления $-1$, в $\mathrm{KClO_3}$ — $+5$, а в молекуле $\mathrm{Cl_2}$ — $0$.

Хлор из хлорида окисляется, отдавая электроны:$$\mathrm{Cl^{-1} - e^- \rightarrow Cl^0}$$

Определим степени окисления азота. В нитрит-ионе $\mathrm{NO_2^-}$ азот имеет степень окисления $+3$, в ионе аммония $\mathrm{NH_4^+}$ — $-3$, а в молекуле $\mathrm{N_2}$ — $0$.$$\mathrm{N^{+3} \rightarrow N^0,\qquad N^{-3} \rightarrow N^0}$$

Азот в нитрит-ионе понижает степень окисления с $+3$ до $0$, поэтому принимает три электрона. Нитрит-ион является окислителем.$$\mathrm{N^{+3} + 3e^- \rightarrow N^0}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. Сера в $\mathrm{MnS}$ имеет степень окисления $-2$, а в сульфате $\mathrm{SO_4^{2-}}$ — $+6$. Азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO_2}$ — $+4$.$$\mathrm{S^{-2} \rightarrow S^{+6};\quad N^{+5} \rightarrow N^{+4}}$$

Сера отдаёт 8 электронов, то есть окисляется. Азот принимает 1 электрон, то есть восстанавливается. Для уравнивания числа электронов перед соединением азота ставим коэффициент 8.$$\mathrm{S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}};\quad \mathrm{N^{+5} + e^- \rightarrow N^{+4}}$$

Определяем степени окисления изменяющихся элементов. В $\mathrm{H_2O_2}$ кислород имеет степень окисления $-1$, а в $\mathrm{O_2}$ — $0$. Кислород окисляется и отдаёт электроны.$$\mathrm{O^{-1} - e^- \rightarrow O^0}$$

В $\mathrm{HIO_3}$ йод имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{I_2}$ — $0$. Йод восстанавливается и принимает электроны.$$\mathrm{I^{+5} + 5e^- \rightarrow I^0}$$