Номер 3, страница 63, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Какие вещества могут выступать в роли: а) только окислителей; б) только восстановителей? Какие вещества могут проявлять окислительно-восстановительную двойственность? Приведите примеры.

а) только окислителей

Вещества могут выступать только в роли окислителей, если содержат химический элемент в его высшей (максимальной) степени окисления. Атом в высшей степени окисления не может отдавать электроны (т.е. окисляться), он может только принимать их (т.е. восстанавливаться). Таким образом, вещество проявляет исключительно окислительные свойства.

Примеры таких веществ:

• Вещества, содержащие элементы в высшей положительной степени окисления:
  • Перманганат калия ($K\overset{+7}{Mn}O_4$), где марганец имеет степень окисления +7.
  • Дихромат калия ($K_2\overset{+6}{Cr}_2O_7$), где хром имеет степень окисления +6.
  • Азотная кислота ($H\overset{+5}{N}O_3$), где азот имеет степень окисления +5.
  • Серная кислота (концентрированная) ($H_2\overset{+6}{S}O_4$), где сера имеет степень окисления +6.
• Простые вещества, образованные наиболее электроотрицательными элементами, в первую очередь фтор ($\overset{0}{F}_2$). Фтор, как самый электроотрицательный элемент, в реакциях всегда принимает электроны, переходя в степень окисления -1.

Ответ: Только окислителями являются вещества, содержащие элементы в максимальной степени окисления (например, $KMnO_4$, $K_2Cr_2O_7$, $HNO_3$) и самые электроотрицательные простые вещества (например, $F_2$).

Вещества могут выступать только в роли восстановителей, если содержат химический элемент в его низшей (минимальной) степени окисления. Атом в низшей степени окисления не может принимать электроны (т.е. восстанавливаться), он может только отдавать их (т.е. окисляться). Таким образом, вещество проявляет исключительно восстановительные свойства.

Примеры таких веществ:

• Простые вещества — металлы (особенно щелочные и щелочноземельные), например, $\overset{0}{Na}$, $\overset{0}{Ca}$, $\overset{0}{Al}$. Их атомы могут только окисляться, переходя в положительные степени окисления.
• Некоторые простые вещества — неметаллы, например, водород ($\overset{0}{H}_2$), углерод ($\overset{0}{C}$).
• Вещества, содержащие элементы в низшей отрицательной степени окисления:
  • Аммиак ($\overset{-3}{N}H_3$), где азот имеет степень окисления -3.
  • Сероводород ($H_2\overset{-2}{S}$), где сера имеет степень окисления -2.
  • Галогеноводороды и их соли (галогениды), например, йодоводород ($H\overset{-1}{I}$) и иодид калия ($K\overset{-1}{I}$), где йод имеет степень окисления -1.

Ответ: Только восстановителями являются вещества, содержащие элементы в минимальной степени окисления (например, активные металлы $Na, Mg$, аммиак $NH_3$, сероводород $H_2S$).

Окислительно-восстановительную двойственность проявляют вещества, содержащие химический элемент в промежуточной степени окисления (не высшей и не низшей). Такие атомы могут как отдавать электроны, повышая свою степень окисления (и выступая в роли восстановителя), так и принимать электроны, понижая свою степень окисления (и выступая в роли окислителя).

Примеры таких веществ:

• Оксид серы(IV) ($\overset{+4}{S}O_2$): Сера в степени окисления +4 (промежуточная между -2 и +6).

  Как окислитель: $\overset{+4}{S}O_2 + 2H_2\overset{-2}{S} \rightarrow 3\overset{0}{S} \downarrow + 2H_2O$ (сера +4 восстанавливается до 0).

  Как восстановитель: $2\overset{+4}{S}O_2 + \overset{0}{O_2} \leftrightarrow 2\overset{+6}{S}O_3$ (сера +4 окисляется до +6).

• Пероксид водорода ($H_2\overset{-1}{O}_2$): Кислород в степени окисления -1 (промежуточная между 0 и -2).

  Как окислитель: $H_2\overset{-1}{O}_2 + 2K\overset{-1}{I} \rightarrow \overset{0}{I_2} + 2K\overset{-2}{O}H$ (кислород -1 восстанавливается до -2).

  Как восстановитель: $2K\overset{+7}{Mn}O_4 + 5H_2\overset{-1}{O}_2 + 3H_2SO_4 \rightarrow 5\overset{0}{O_2} \uparrow + 2\overset{+2}{Mn}SO_4 + K_2SO_4 + 8H_2O$ (кислород -1 окисляется до 0).

• Азотистая кислота ($H\overset{+3}{N}O_2$): Азот в степени окисления +3 (промежуточная между -3 и +5).

  Как окислитель: $2H\overset{+3}{N}O_2 + 2H\overset{-1}{I} \rightarrow \overset{0}{I_2} + 2\overset{+2}{N}o \uparrow + 2H_2O$ (азот +3 восстанавливается до +2).

  Как восстановитель: $\overset{0}{Br_2} + H\overset{+3}{N}O_2 + H_2o \rightarrow 2H\overset{-1}{Br} + H\overset{+5}{N}O_3$ (азот +3 окисляется до +5).

• Простые вещества, такие как сера ($\overset{0}{S}$) или фосфор ($\overset{0}{P}$), которые могут проявлять как отрицательные, так и положительные степени окисления.

Ответ: Окислительно-восстановительную двойственность проявляют вещества, содержащие элементы в промежуточной степени окисления (например, $SO_2$, $HNO_2$, $H_2O_2$).