Решебник по химии 8 класс. Рудзитис ФГОС §60

Окислительно-восстановительные реакции

Вопросы

1. Что называют химической реакцией?

Химической реакцией называют процесс, в ходе которого происходит разрыв старых и образование новых химических связей между атомами. В результате реакции из одних веществ (исходных) образуются другие вещества (продукты реакции) с новыми свойствами.

2. Какие типы химических реакций вам известны?

Существуют следующие основные типы химических реакций:

– реакции соединения (например, (2H₂ + O₂ → 2H₂O)),

– реакции разложения (например, (2HgO → 2Hg + O₂)),

– реакции замещения (например, (Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂)),

– реакции обмена (например, (NaOH + HCl → NaCl + H₂O)).

А также окислительно-восстановительные реакции, в которых изменяются степени окисления элементов.

3. Что такое степень окисления? Как определить степень окисления атома?

Степень окисления — это условный заряд, который получил бы атом в соединении, если бы все связи были ионными. Она показывает число электронов, отданных или принятых атомом.

Для определения степени окисления нужно учитывать:

– в простых веществах степень окисления равна нулю (например, H₂, O₂),

– у водорода почти всегда +1, у кислорода –2 (исключения: H₂O₂, OF₂),

– сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю,

– в ионах — равна заряду иона.

Пример: в молекуле H₂O у H — +1, у O — −2;

(2 × +1) + (−2) = 0 — правило выполняется.

Стр. 217

Подумай, ответь, выполни

1. Докажите, что реакция 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃ является окислительно-восстановительной. Укажите окислитель и восстановитель.

Рассмотрим реакцию: (2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃)

Степени окисления до реакции:

Fe⁰, Cl₂⁰ (в простых веществах всегда 0).

Степени окисления после реакции:

Fe в FeCl₃ — +3, Cl — −1.

Значит:

Fe⁰ → Fe³⁺ + 3e⁻ — отдаёт электроны (окисляется), является восстановителем

Cl⁰ + 1e⁻ → Cl⁻ — принимает электроны (восстанавливается), является окислителем

Вывод: реакция сопровождается изменением степени окисления, значит, это окислительно-восстановительная реакция.

Окислитель — хлор (Cl₂), восстановитель — железо (Fe).

2. Даны схемы реакций:

а) Zn + Cl₂ → ZnCl₂

б) Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂

Проставьте над знаками соответствующих химических элементов степени окисления, объясните переход электронов и расставьте коэффициенты.

а) Zn + Cl₂ → ZnCl₂

Степени окисления:

Zn⁰ + Cl₂⁰ → Zn²⁺Cl₂⁻

Электронный баланс:

Zn⁰ → Zn²⁺ + 2e⁻ — окисление

Cl⁰ + 1e⁻ → Cl⁻ — восстановление

Один атом цинка отдаёт 2 электрона, каждый атом хлора принимает по 1 электрон.

2Cl⁰ + 2e⁻ → 2Cl⁻

Баланс: 1 атом Zn : 1 молекула Cl₂

Уравнение: Zn + Cl₂ → ZnCl₂

Окислитель — Cl₂, восстановитель — Zn

б) Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Степени окисления:

Zn⁰ + H⁺Cl⁻ → Zn²⁺Cl⁻ + H₂⁰

Электронный баланс:

Zn⁰ → Zn²⁺ + 2e⁻ — окисление

2H⁺ + 2e⁻ → H₂⁰ — восстановление

Уравнение: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Окислитель — ионы водорода H⁺

Восстановитель — Zn

3. Заполните таблицу, приведя по два примера реакций соединения и разложения, которые не являются окислительно-восстановительными. Обсудите таблицу с соседом по парте. Проверьте друг у друга заполненную таблицу.

4. Составьте уравнения реакций, пользуясь алгоритмом, приведённым в параграфе.

а) CuS + HNO₃(разб.) → Cu(NO₃)₂ + S + NO + H₂O

б) K₂SO₃ + H₂SO₄ + KMnO₄ → K₂SO₄ + MnSO₄ + SO₂ + H₂O

а) Реакция: CuS + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + S + NO + H₂O

Степени окисления:

Cu в CuS — +2, S — −2,

в Cu(NO₃)₂ — Cu +2,

S — 0,

N в HNO₃ — +5, в NO — +2.

Электронный баланс:

S⁻² → S⁰ + 2e⁻ (окисление)

N⁺⁵ + 3e⁻ → N⁺² (восстановление)

Наименьшее общее кратное: 6 → баланс: 3S и 2N

Уравнение:

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

б) Реакция: K₂SO₃ + H₂SO₄ + KMnO₄ → K₂SO₄ + MnSO₄ + SO₂ + H₂O

Степени окисления:

S в K₂SO₃ — +4,

в SO₂ — +4 (не изменилось),

в K₂SO₄ — +6,

Mn в KMnO₄ — +7, в MnSO₄ — +2

Электронный баланс:

Mn⁺⁷ + 5e⁻ → Mn⁺² (восстановление)

S⁺⁴ → S⁺⁶ + 2e⁻ (окисление)

Общее кратное: 10 → 2Mn и 5S

Уравнение:

5K₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O

5. В схеме реакции HNO₃ → H₂O + NO₂ + O₂ расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

Степени окисления:

N в HNO₃ — +5

N в NO₂ — +4

O в O₂ — 0

Баланс:

N⁺⁵ → N⁺⁴ + 1e⁻ — восстановление

O⁻² → O⁰ + 2e⁻ — окисление

Составим баланс:

1N + 1e⁻ → N

2O⁻² → O₂ + 4e⁻

Наименьшее общее кратное: 4

Электронный баланс:

4N⁺⁵ + 4e⁻ → 4N⁺⁴

2O⁻² → O₂ + 4e⁻

Уравнение:

4HNO₃ → 2H₂O + 4NO₂ + O₂

Стр. 218

Тестовые задания

1. К окислительно-восстановительным реакциям не относится реакция:

1. Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O + NO₂

2. CuO + P₂O₅ → Cu₃(PO₄)₂

3. CuO + H₂ → Cu + H₂O

4. Cu + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O + SO₂

2) CuO + P₂O₅ → Cu₃(PO₄)₂ — это реакция соединения, в которой не происходит изменения степеней окисления элементов.

Разберём подробнее:

— У меди (Cu) в CuO степень окисления +2, в соединении Cu₃(PO₄)₂ она также +2.

— У фосфора (P) в P₂O₅ степень окисления +5, и в PO₄³⁻ она также остаётся +5.

Поскольку ни один из элементов не изменил свою степень окисления, реакция не является окислительно-восстановительной. Все остальные варианты — примеры ОВР, где происходит передача электронов.

2. Установите соответствие между окислительно-восстановительным процессом и схемой химической реакции.

Процессы:

1. S⁻² → S⁰

2. S⁰ → S⁺⁶

3. S⁺⁴ → S⁻²

4. N⁰ → N⁺

Реакции:

А. HNO₃ → H₂O + NO₂ + O₂

Б. H₂S + SO₂ → H₂O + S

В. NH₃ + O₂ → H₂O + NO

Г. NH₃ + O₂ → H₂O + N₂

Д. C + H₂SO₄ → CO₂ + SO₂ + H₂O

1. S⁻² → S⁰ → Б. В реакции H₂S (в сероводороде S⁻²) превращается в элементарную серу (S⁰).

2. S⁰ → S⁺⁶ → Д. В реакции с серной кислотой сера из H₂SO₄ (S⁺⁶) восстанавливается, а углерод окисляется.

3. S⁺⁴ → S⁻² → А. В реакции HNO₃ продукты включают NO₂, но эта реакция про азот. Значит, правильный ответ — отсутствует среди приведённых реакций.

Однако в типичном случае переход S⁺⁴ → S⁻² можно наблюдать в реакции SO₂ + H₂S → S + H₂O, но она тут не дана.

→ Если ориентироваться только на предложенные, то правильный ответ:

4. S⁺⁴ → S⁻² → нет подходящей реакции.

5. N⁰ → N⁺ → В. В аммиаке азот N⁻³, а в NO он имеет степень окисления +2, значит, произошёл переход через N⁰ → N⁺. Однако NH₃ → N⁺ напрямую не подходит — более корректно:

→ NH₃ (N⁻³) → NO (N⁺²), значит произошёл переход от восстановленного к окисленному состоянию. Следовательно, соответствует В.

Итоговое соответствие:

1 → Б

2 → Д

3 → (отсутствует или неявно выражен)

4 → В