ГДЗ > 🧬 Химия > 8 класс > 📗 Химия 8 класс Габриелян, Сладков, Остроумов > 🧠 Задание §39

Решебник по химии 8 класс Габриелян §39

Химия 8 класс Габриелян, Сладков, Остроумов Просвещение

Содержание

Авторы:Габриелян, Сладков, Остроумов

Год:2022

Тип:учебник

Серия:Новый и старый учебник

Нужно другое издание?

§39

Содержание

Вопрос
Проверьте свои знания
Примените свои знания
Используйте дополнительную информацию

Окислительно-восстановительные реакции

Стр. 166

Вопрос

Сравните реакции, характеризующие свойства соляной кислоты: её взаимодействие с раствором карбоната натрия и с цинком. Чем различаются эти химические реакции?

Соляная кислота (HCl) проявляет свои химические свойства, вступая в реакции с разными веществами, такими как карбонат натрия (Na₂CO₃) и цинк (Zn). Эти реакции относятся к разным типам химических превращений.

Реакция соляной кислоты с карбонатом натрия (Na₂CO₃):

(Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O)

Это реакция нейтрализации между кислотой и солью слабой кислоты (карбонат натрия – соль угольной кислоты).
В результате образуется соль (NaCl), вода (H₂O) и углекислый газ (CO₂), который выделяется в виде пузырьков.
Реакция сопровождается выделением газа, что можно использовать для качественного определения карбонатов.

Реакция соляной кислоты с цинком (Zn):

(Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂)

Это реакция замещения, так как более активный металл (цинк) вытесняет водород из кислоты.
В результате образуется соль (ZnCl₂) и выделяется водород (H₂) в виде газа.
Реакция протекает с выделением газа и может сопровождаться бурным пузырькообразованием.

Различие этих реакций:

По типу реакции:
- Взаимодействие с карбонатом натрия – это реакция обмена (нейтрализации).
- Взаимодействие с цинком – это реакция замещения.
По продуктам:
- В реакции с карбонатом натрия выделяется углекислый газ (CO₂).
- В реакции с цинком выделяется водород (H₂).
По механизму:
- В первом случае протекает взаимодействие ионов (H⁺ из кислоты взаимодействуют с (CO₃²⁻)), что приводит к образованию нестабильной угольной кислоты (H₂CO₃), которая разлагается на воду и углекислый газ.
- Во втором случае металл (Zn) отдаёт электроны и окисляется, а водородные ионы (H⁺) принимают электроны и восстанавливаются до молекулярного водорода (H₂).

Таким образом, эти реакции различаются по механизму, типу, а также по выделяющемуся газу.

Стр. 169

Проверьте свои знания

1. Какие реакции называют окислительно-восстановительными?

Окислительно-восстановительными реакциями называют такие реакции, в ходе которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов. Это означает, что один элемент теряет электроны (процесс окисления), а другой принимает электроны (процесс восстановления). Таким образом, в результате таких реакций происходят одновременные процессы окисления и восстановления.

2. Как найти степень окисления атома химического элемента по формуле его соединения?

Чтобы найти степень окисления атома химического элемента по формуле его соединения, необходимо учитывать следующие правила:

В простых веществах степень окисления всех атомов равна нулю (например, (O₂), (H₂), (N₂)).
В соединениях степень окисления кислорода обычно составляет (-2), за исключением пероксидов, где она равна (-1).
В соединениях степень окисления водорода обычно составляет (+1), кроме гидридов металлов, где она (-1).
Щелочные металлы (Li, Na, K и др.) всегда имеют степень окисления (+1), а щелочноземельные металлы (Mg, Ca, Ba и др.) – (+2).
Сумма степеней окисления всех элементов в молекуле должна равняться нулю, если это нейтральное соединение, либо заряду иона, если рассматривается сложный ион.

Например, в (H₂SO₄):

Водород (H) имеет степень окисления (+1),
Кислород (O) имеет степень окисления (-2),
Пусть у серы (S) степень окисления равна (x).

Рассчитаем:

(2 × (+1)) + (x) + (4 × (-2)) = 0

2 + x - 8 = 0

x = +6

Следовательно, степень окисления серы в (H₂SO₄) равна (+6).

3. Приведите формулы простых веществ, которые в химических реакциях проявляют свойства: а) окислителя; б) восстановителя.

а) Окислители – это вещества, принимающие электроны. Примеры простых веществ, проявляющих окислительные свойства:

(O₂) – кислород
(Cl₂) – хлор
(Br₂) – бром
(F₂) – фтор
(I₂) – йод
(MnO₂) – диоксид марганца (восстанавливается до Mn²⁺)
(H₂O₂) – пероксид водорода

б) Восстановители – это вещества, отдающие электроны. Примеры простых веществ, проявляющих восстановительные свойства:

(H₂) – водород
(C) – углерод
(Na) – натрий
(K) – калий
(Mg) – магний
(Al) – алюминий
(Zn) – цинк

4. Приведите формулы сложных веществ, которые в химических реакциях проявляют свойства: а) окислителя; б) восстановителя.

а) Окислители – это вещества, которые принимают электроны и снижают свою степень окисления. Примеры сложных веществ:

(HNO₃) – азотная кислота
(KMnO₄) – перманганат калия
(K₂Cr₂O₇) – дихромат калия
(Fe₂O₃) – оксид железа (III)
(H₂O₂) – пероксид водорода

б) Восстановители – это вещества, которые отдают электроны и увеличивают свою степень окисления. Примеры сложных веществ:

(H₂S) – сероводород
(CO) – угарный газ (окись углерода)
(SO₂) – диоксид серы
(Na₂S) – сульфид натрия
(FeSO₄) – сульфат железа (II)

Стр. 169

Примените свои знания

5. Укажите схемы окислительно-восстановительных реакций. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления для выбранных вами уравнений.

а) (K₂O + H₂O → KOH)

б) (FeCl₃ + KOH → Fe(OH)₃ + KCl)

в) (Cu + AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + Ag)

г) (K + H₂O → KOH + H₂)

Рассмотрим предложенные реакции:

а) (K₂O + H₂O → KOH)

В этой реакции нет изменения степеней окисления элементов, так как и калий, и кислород сохраняют свои значения.
Это не окислительно-восстановительная реакция.

б) (FeCl₃ + KOH → Fe(OH)₃ + KCl)

В данной реакции также не меняются степени окисления железа и калия.
Это не окислительно-восстановительная реакция, а реакция обмена.

в) (Cu + AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + Ag)

Рассчитаем степени окисления:
- (Cu) в исходном состоянии: 0
- (Ag) в AgNO₃: +1
- (Cu) в Cu(NO₃)₂: +2
- (Ag) в продукте: 0
Электронный баланс:
- Окисление: (Cu⁰ - 2e⁻ → Cu²⁺)
- Восстановление: (Ag⁺ + e⁻ → Ag⁰)
Окислитель: (Ag⁺) – принимает электроны, восстанавливается до (Ag).
Восстановитель: (Cu⁰) – отдаёт электроны, окисляется до (Cu²⁺).
Уравняем реакцию:

(Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag)

✅ Вывод: Эта реакция является окислительно-восстановительной.

г) (K + H₂O → KOH + H₂)

Рассчитаем степени окисления:
- (K⁰ → K⁺) (окисление)
- (H₂⁰ → H⁺) (восстановление)
Электронный баланс:
- (K⁰ - 1e⁻ → K⁺)
- (H⁺ + e⁻ → H₂⁰)
Окислитель: (H⁺) – принимает электроны, восстанавливается до (H₂).
Восстановитель: (K⁰) – отдаёт электроны, окисляется до (K⁺).
Уравняем реакцию:

(2K + 2H₂O → 2KOH + H₂)

✅ Вывод: Это окислительно-восстановительная реакция.

6. Определите, в каких схемах имеет место процесс окисления, в каких – восстановления. Укажите число отданных и принятых электронов.

а) (2H → H₂)

б) (P → P₅)

в) (S → S²⁻)

г) (Cr → Cr³⁺)

д) (N → N³⁻)

е) (Fe → Fe³⁺)

ж) (2Cl⁻ → Cl₂)

Рассмотрим предложенные реакции:

а) (2H → H₂)

(H⁺ + e⁻ → H₂⁰)
Процесс восстановления: ионы водорода принимают электроны.
Число принятых электронов: 2.

б) (P → P₅)

(P⁰ - 5e⁻ → P⁺⁵)
Процесс окисления: фосфор теряет 5 электронов.
Число отданных электронов: 5.

в) (S → S²⁻)

(S⁰ + 2e⁻ → S²⁻)
Процесс восстановления: сера принимает электроны.
Число принятых электронов: 2.

г) (Cr → Cr³⁺)

(Cr⁰ - 3e⁻ → Cr³⁺)
Процесс окисления: хром теряет 3 электрона.
Число отданных электронов: 3.

д) (N → N³⁻)

(N⁰ + 3e⁻ → N³⁻)
Процесс восстановления: азот принимает электроны.
Число принятых электронов: 3.

е) (Fe → Fe³⁺)

(Fe⁰ - 3e⁻ → Fe³⁺)
Процесс окисления: железо теряет 3 электрона.
Число отданных электронов: 3.

ж) (2Cl⁻ → Cl₂)

(2Cl⁻ - 2e⁻ → Cl₂⁰)
Процесс окисления: хлор теряет электроны.
Число отданных электронов: 2.

✅ Вывод:

Окисление происходит в реакциях б, г, е, ж.
Восстановление происходит в реакциях а, в, д.

7. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответствующие следующим схемам превращений:

а) (CuO + NH₃ → Cu + N₂ + H₂O)

б) (Si + NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + H₂)

в) (HCl + MnO₂ → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O)

г) (Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O)

Определите окислители и восстановители.

а) (3CuO + 2NH₃ → 3Cu + N₂ + 3H₂O)

Окислитель: (CuO) (Cu²⁺ принимает электроны, восстанавливается до Cu⁰)
Восстановитель: (NH₃) (N³⁻ теряет электроны, окисляется до N₂)

б) (Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂)

Окислитель: (H₂O) (H⁺ принимает электроны, восстанавливается до H₂)
Восстановитель: (Si) (Si⁰ теряет электроны, окисляется до (SiO₃²⁻))

в) (4HCl + MnO₂ → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O)

Окислитель: (MnO₂) (Mn⁴⁺ принимает электроны, восстанавливается до Mn²⁺)
Восстановитель: (Cl⁻) (Cl⁻ теряет электроны, окисляется до Cl₂)

г) (3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O)

Окислитель: (HNO₃) (N⁺⁵ принимает электроны, восстанавливается до NO)
Восстановитель: (Cu) (Cu⁰ теряет электроны, окисляется до Cu²⁺)

8. Укажите коэффициент перед формулой восстановителя в уравнении окислительно-восстановительной реакции, схема которой (NH₃ + O₂ → N₂ + H₂O).

Уравняем методом электронного баланса:

(4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O)

Коэффициент перед восстановителем (NH₃) равен 4.

9. В какой из реакций сера выполняет роль восстановителя, а в какой – окислителя?

а) (S + Al → Al₂S₃)

б) (S + HNO₃ → SO₂ + NO₂ + H₂O)

Составьте уравнения реакций, используя метод электронного баланса.

а) (S + 2Al → Al₂S₃)

Сера – окислитель, так как (S⁰ + 6e⁻ → S²⁻).
Алюминий – восстановитель (Al⁰ - 3e⁻ → Al³⁺).

б) (S + 6HNO₃ → SO₂ + 6NO₂ + 2H₂O)

Сера – восстановитель, так как (S⁰ - 4e⁻ → S⁺⁴).
Азот в HNO₃ – окислитель (N⁺⁵ + e⁻ → NO₂).

✅ В реакции (а) сера выполняет роль окислителя, а в реакции (б) – роль восстановителя.

Стр. 169

Используйте дополнительную информацию

10. Укажите формулы веществ, которые в химических реакциях могут быть только окислителями, только восстановителями, а также проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Приведите аргументы.

а) (F₂)

б) (Ca)

в) (HNO₃)

г) (P)

д) (SO₂)

а) (F₂)

Фтор – самый сильный окислитель, так как его атомы имеют наибольшую электроотрицательность.
Может быть только окислителем (F₂ + 2e⁻ → 2F⁻).

б) (Ca)

Кальций – активный металл, который легко теряет электроны, превращаясь в (Ca²⁺).
Может быть только восстановителем (Ca⁰ - 2e⁻ → Ca²⁺).

в) (HNO₃)

Азотная кислота содержит ион (NO₃⁻), в котором азот уже имеет максимальную степень окисления (+5).
Может быть только окислителем (NO₃⁻ + e⁻ → NO₂).

г) (P)