в приведённой схеме Fe2O3 + H2 = Fe + H20 определите степень окисления каждого элемента и расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

Для того чтобы решить задачу, нужно определить степени окисления элементов в реакции и расставить коэффициенты методом электронного баланса.

Исходная реакция:

Шаг 1: Определяем степени окисления в исходных веществах

1. Fe₂O₃ (оксид железа):

   • В оксиде железа Fe₂O₃ кислород всегда имеет степень окисления -2. Поскольку общая степень окисления соединения должна быть равна нулю, можно посчитать степень окисления железа (Fe):
   • 2x (степень окисления Fe) + 3(-2) = 0
   • 2x - 6 = 0
   • x = +3
   • Следовательно, железо в Fe₂O₃ имеет степень окисления +3.

2. H₂ (водород):

   • В молекуле водорода H₂ водород всегда имеет степень окисления +1.

3. Fe (железо):

   • В элементарной форме железо имеет степень окисления 0.

4. H₂O (вода):

   • В молекуле воды кислород имеет степень окисления -2, водород — +1.

Шаг 2: Определяем, какие элементы окисляются, а какие восстанавливаются

• Железо (Fe): в Fe₂O₃ степень окисления железа +3, а в элементарном железе (Fe) степень окисления 0. Это означает, что железо восстанавливается (принимает электроны).
• Водород (H₂): в водороде степень окисления +1, а в воде (H₂O) водород также имеет степень окисления +1. То есть водород не изменяет своей степени окисления, значит, он окисляется.

Шаг 3: Метод электронного баланса

1. Восстановление железа:

   • Для восстановления Fe из Fe₂O₃ каждый атом Fe должен принять 3 электрона. Поскольку в Fe₂O₃ два атома железа, общее количество электронов, которые нужно принять, составит 2 * 3 = 6.
   • Таким образом, железо восстанавливается на 6 электронов.

2. Окисление водорода:

   • Водород в H₂ превращается в водород в H₂O, и его степень окисления остаётся +1. Однако, для того чтобы сбалансировать реакцию, нужно учесть, что водород будет переходить в состав воды, что требует обмена электронами.

Шаг 4: Расставляем коэффициенты

1. Начнем с железа: для каждого атома железа в Fe₂O₃ нужно 3 электрона, а у нас два атома железа, значит, общее количество электронов составляет 6. Чтобы уравнять количество электронов, нужно поставить коэффициент 3 перед H₂ в реакции.

   Уравнение:

   $$\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{H}_2\text{O}$$

2. Теперь балансируем кислород: в Fe₂O₃ есть 3 атома кислорода. В воде каждый молекула содержит 1 атом кислорода, следовательно, нужно 3 молекулы воды для уравновешивания кислорода. Мы уже поставили коэффициент 3 перед H₂O.

   Уравнение:

   $$\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{H}_2\text{O}$$

3. Балансируем водород: с правой стороны у нас 3 молекулы воды, каждая из которых содержит 2 атома водорода, то есть 6 атомов водорода. Слева у нас 3 молекулы H₂, что также дает 6 атомов водорода. Таким образом, водород сбалансирован.

Шаг 5: Проверка

• Слева:

  • 2 атома железа (Fe) в Fe₂O₃,
  • 3 молекулы H₂ = 6 атомов водорода,
  • 3 атома кислорода (в Fe₂O₃).

• Справа:

  • 2 атома железа (Fe),
  • 3 молекулы H₂O = 3 атома кислорода и 6 атомов водорода.

Все элементы сбалансированы, реакция уравнена.

Итоговое уравнение:

Ответ: Все элементы сбалансированы, и степени окисления таковы:

• Fe в Fe₂O₃: +3, в Fe — 0.
• H в H₂: 0, в H₂O — +1.