Номер 8, страница 63, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

8. Приведите примеры окислительно-восстановительных реакций, применяемых в жизни.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это химические реакции, в ходе которых изменяются степени окисления атомов. Они лежат в основе множества важнейших процессов в природе, технике и быту.

Горение

Любой процесс горения — это окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой выделяется большое количество тепла и света. Например, горение природного газа (метана) в плите или котельной:

$\overset{-4}{C}\overset{+1}{H}_4 + 2\overset{0}{O}_2 \rightarrow \overset{+4}{C}\overset{-2}{O}_2 + 2\overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O}$

В этой реакции углерод является восстановителем: он повышает свою степень окисления с -4 до +4. Кислород является окислителем: он понижает свою степень окисления с 0 до -2. Эта реакция используется для получения тепловой энергии.

Ответ: Горение топлива (газа, дров, бензина) для получения тепла и энергии является примером ОВР.

Дыхание и фотосинтез

Дыхание всех живых организмов — это сложный каскад окислительно-восстановительных реакций. В упрощенном виде его можно представить как окисление глюкозы кислородом:

$\overset{0}{C}_6H_{12}O_6 + 6\overset{0}{O}_2 \rightarrow 6\overset{+4}{C}\overset{-2}{O}_2 + 6H_2\overset{-2}{O}$

Здесь углерод в глюкозе окисляется (его средняя степень окисления меняется с 0 до +4), а кислород воздуха восстанавливается (с 0 до -2). Этот процесс обеспечивает организмы энергией.

Фотосинтез, происходящий в растениях, является обратным процессом, где углекислый газ восстанавливается до глюкозы, а кислород в воде окисляется до молекулярного кислорода:

$6\overset{+4}{C}O_2 + 6H_2\overset{-2}{O} \xrightarrow{\text{свет}} \overset{0}{C}_6H_{12}O_6 + 6\overset{0}{O}_2$

Ответ: Дыхание и фотосинтез — фундаментальные биологические процессы, основанные на окислительно-восстановительных реакциях.

Коррозия металлов

Ржавление железа и коррозия других металлов — это медленные окислительно-восстановительные процессы, происходящие под воздействием окружающей среды, в частности кислорода и воды.

$4\overset{0}{Fe} + 3\overset{0}{O}_2 + 6H_2o \rightarrow 4\overset{+3}{Fe}(OH)_3$

Атомное железо ($Fe$) окисляется, отдавая электроны и превращаясь в ион $Fe^{3+}$ (степень окисления +3). Кислород ($O_2$) восстанавливается, принимая электроны и переходя в степень окисления -2.

Ответ: Ржавление железа и других металлов является распространенным примером нежелательной окислительно-восстановительной реакции.

Работа батареек и аккумуляторов

Любой химический источник тока (гальванический элемент) работает за счет энергии окислительно-восстановительной реакции. Например, в солевой батарейке цинковый корпус окисляется, а диоксид марганца восстанавливается. Для медно-цинкового элемента:

$\overset{0}{Zn} + \overset{+2}{Cu}SO_4 \rightarrow \overset{+2}{Zn}SO_4 + \overset{0}{Cu}$

Цинк ($Zn$) окисляется (восстановитель), а ионы меди ($Cu^{2+}$) восстанавливаются (окислитель). Перенос электронов от восстановителя к окислителю по внешней цепи создает электрический ток.

Ответ: Работа батареек и аккумуляторов, преобразующих химическую энергию в электрическую, основана на ОВР.

Отбеливание и дезинфекция

Действие многих бытовых средств, таких как отбеливатели ("Белизна" на основе гипохлорита натрия $NaClO$) и антисептики (пероксид водорода $H_2O_2$, перманганат калия $KMnO_4$), основано на их сильных окислительных свойствах. Они окисляют молекулы красителей (обесцвечивая их) или разрушают клеточные структуры микроорганизмов. Например, разложение пероксида водорода при контакте с раной:

$2H_2\overset{-1}{O}_2 \rightarrow 2H_2\overset{-2}{O} + \overset{0}{O}_2$

Это реакция диспропорционирования: кислород в степени окисления -1 одновременно и восстанавливается до -2 (в воде), и окисляется до 0 (в молекулярном кислороде).

Ответ: Отбеливание тканей и дезинфекция являются примерами использования ОВР в быту и медицине.