Номер 216, страница 324 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.216. При разряде литий-кобальтового аккумулятора протекает реакция: ${\mathrm{LiC}}_6+{\mathrm{CoO}}_2 ⟶ {\mathrm{C}}_6+{\mathrm{LiCoO}}_2$

Укажите элемент-окислитель и элемент-восстановитель в этой реакции.

Решение

Чтобы определить окислитель и восстановитель в реакции, необходимо проанализировать изменение степеней окисления элементов, участвующих в ней. Запишем уравнение реакции и расставим степени окисления для каждого элемента в реагентах и продуктах:

$ \overset{+1}{Li}\overset{-1/6}{C_6} + \overset{+4}{Co}\overset{-2}{O_2} \rightarrow \overset{0}{C_6} + \overset{+1}{Li}\overset{+3}{Co}\overset{-2}{O_2} $

Рассмотрим, как были определены степени окисления:

• В соединении $LiC_6$ (интеркалат лития в графите) литий, как щелочной металл, имеет постоянную степень окисления $+1$. Молекула в целом электронейтральна, поэтому на 6 атомов углерода приходится суммарный заряд $-1$. Средняя степень окисления углерода равна $-1/6$.
• В диоксиде кобальта $CoO_2$ кислород имеет степень окисления $-2$. Так как молекула электронейтральна, степень окисления кобальта составляет $+4$.
• В правой части уравнения $C_6$ представляет собой простое вещество (графит), поэтому степень окисления углерода равна $0$.
• В кобальтите лития $LiCoO_2$ литий имеет степень окисления $+1$, а кислород $-2$. Чтобы молекула была электронейтральной, степень окисления кобальта должна быть $+3$ ($+1 + x + 2 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +3$).

Теперь проследим за изменением степеней окисления:

$ C^{-1/6} \rightarrow C^0 $
Степень окисления углерода повысилась (с $-1/6$ до $0$). Процесс повышения степени окисления называется окислением. Элемент, который отдает электроны и окисляется, является восстановителем. В данной реакции восстановителем является углерод.

$ Co^{+4} \rightarrow Co^{+3} $
Степень окисления кобальта понизилась (с $+4$ до $+3$). Процесс понижения степени окисления называется восстановлением. Элемент, который принимает электроны и восстанавливается, является окислителем. В данной реакции окислителем является кобальт.

Ответ: элемент-окислитель – кобальт ($Co$), элемент-восстановитель – углерод ($C$).