Номер 5, страница 114, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Приведите три примера химических реакций, отсутствующих в тексте параграфа, в которых водород проявляет восстановительные свойства.

Водород проявляет восстановительные свойства, когда в ходе химической реакции он отдает электроны, в результате чего его степень окисления повышается. В простом веществе ($H_2$) степень окисления водорода равна 0. В реакциях, где он является восстановителем, она, как правило, повышается до +1. Ниже представлены три примера таких химических реакций.

1. Взаимодействие с оксидами металлов

Водород способен восстанавливать многие металлы из их оксидов при нагревании. Этот процесс широко используется в металлургии. Например, восстановление железа из оксида железа(III):

$Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} 2Fe + 3H_2O$

В этой реакции водород отдает электроны и повышает свою степень окисления с 0 (в $H_2$) до +1 (в $H_2O$), поэтому он является восстановителем. Железо принимает электроны, понижая свою степень окисления с +3 (в $Fe_2O_3$) до 0 (в $Fe$), и, соответственно, является окислителем.

Ответ: $Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} 2Fe + 3H_2O$

2. Взаимодействие с неметаллами

Водород реагирует со многими неметаллами (например, с кислородом, галогенами, серой, азотом), проявляя восстановительные свойства. Важным промышленным процессом является синтез аммиака (процесс Габера-Боша):

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

Здесь водород окисляется, так как его степень окисления меняется с 0 до +1. Азот восстанавливается, его степень окисления меняется с 0 до -3. Следовательно, водород — восстановитель, а азот — окислитель.

Ответ: $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

3. Гидрирование непредельных органических соединений

Водород используется для гидрирования (присоединения водорода) непредельных органических соединений, в ходе которого кратные связи (двойные, тройные) становятся одинарными. В этих реакциях водород также выступает восстановителем. Пример — гидрирование ацетилена до этана в присутствии катализатора:

$C_2H_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t, p} C_2H_6$

В молекуле водорода ($H_2$) степень окисления атомов равна 0. В продукте реакции, этане ($C_2H_6$), степень окисления водорода равна +1. Степень окисления атомов углерода понижается с -1 (в ацетилене, $C_2H_2$) до -3 (в этане, $C_2H_6$). Таким образом, водород окислился, следовательно, он — восстановитель.

Ответ: $C_2H_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t, p} C_2H_6$