Номер 68, страница 201 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.68. Кислород можно получить при взаимодействии хлорной извести с пероксидом натрия. Запишите уравнение реакции.

Решение

Данная задача описывает окислительно-восстановительную реакцию, в ходе которой из пероксида натрия и хлорной извести получают кислород. Для написания уравнения реакции необходимо определить реагенты, продукты, а также составить баланс электронов.

1. Определение реагентов и их окислительно-восстановительных свойств.
Хлорная известь — это технический продукт, состав которого можно условно выразить формулой $CaOCl_2$ (или $Ca(OCl)Cl$). В этом соединении содержатся атомы хлора в двух степенях окисления: +1 (в гипохлорит-ионе $OCl^-$) и -1 (в хлорид-ионе $Cl^-$). Атом хлора в степени окисления +1 является сильным окислителем.
Пероксид натрия — имеет формулу $Na_2O_2$. В этом соединении кислород находится в степени окисления -1, поэтому пероксид натрия может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. В данном случае он будет восстановителем, так как реагирует с сильным окислителем.

2. Анализ окислительно-восстановительных процессов.
В ходе реакции кислород из пероксида натрия будет окисляться, а хлор из гипохлорита — восстанавливаться.
- Процесс окисления (восстановитель $Na_2O_2$): кислород в степени окисления -1 переходит в степень окисления 0, образуя молекулярный кислород $O_2$.
$2O^{-1} - 2e^- \rightarrow O_2^0$
- Процесс восстановления (окислитель $CaOCl_2$): хлор в степени окисления +1 принимает электроны и переходит в степень окисления -1, образуя хлорид-ион $Cl^-$.
$Cl^{+1} + 2e^- \rightarrow Cl^{-1}$

3. Составление уравнения реакции.
Из полуреакций видно, что на 1 атом хлора $(Cl^{+1})$ требуется 2 атома кислорода $(O^{-1})$. В одной формульной единице $CaOCl_2$ содержится один атом $Cl^{+1}$, а в одной формульной единице $Na_2O_2$ — два атома $O^{-1}$. Таким образом, стехиометрическое соотношение реагентов составляет 1:1.

Составим уравнение, учитывая все продукты:
- $Na_2O_2$ отдает два электрона, превращаясь в $O_2$ и оксид-ион $O^{2-}$, который связывается с катионами натрия, образуя оксид натрия $Na_2O$. - $Cl^{+1}$ из $CaOCl_2$ принимает два электрона и становится $Cl^{-1}$. В результате оба атома хлора в исходном соединении оказываются в степени окисления -1, образуя с кальцием хлорид кальция $CaCl_2$.

Итоговое уравнение реакции имеет вид: $CaOCl_2 + Na_2O_2 \rightarrow CaCl_2 + Na_2O + O_2 \uparrow$

Проверим баланс атомов:

• Ca: 1 слева, 1 справа
• O: 1 + 2 = 3 слева, 1 + 2 = 3 справа
• Cl: 2 слева, 2 справа
• Na: 2 слева, 2 справа

Ответ: $CaOCl_2 + Na_2O_2 \rightarrow CaCl_2 + Na_2O + O_2$