В свободное время, страница 43 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 9. Пероксид водорода и его производные. Глава 1. Неметаллы - страница 43.

Условие.

1. Налейте в небольшую прозрачную склянку несколько миллилитров перекиси и опустите в нее серебряную ложку. Что вы наблюдаете? Какую роль играет серебро в этой реакции?

2. Приготовьте слабый раствор перманганата калия (марганцовки), растворив один кристаллик вещества в половине стакана воды. К полученному раствору добавьте несколько капель уксуса (для создания кислотной среды) и осторожно прилейте пероксид водорода. Что наблюдаете? Чем является пероксид водорода в этой реакции — окислителем или восстановителем?

3. Следующий опыт необходимо проводить на открытом воздухе. Разотрите в порошок две таблетки анальгина и одну таблетку гидроперита. Смесь положите на фарфоровую пластинку. Примерно через полчаса начнется бурная реакция с выделением дыма. В результате этой реакции анальгин окисляется. Назовите элемент-окислитель.

Решение.

Решение 2.

1. Решение

При опускании серебряной ложки в раствор пероксида водорода ($H_2O_2$) на её поверхности начнётся бурное выделение пузырьков газа. Этот газ — кислород ($O_2$), образующийся в результате разложения пероксида водорода. Сам пероксид водорода является неустойчивым соединением, но его самопроизвольное разложение протекает очень медленно.

$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2 \uparrow$

В данной реакции серебро играет роль катализатора. Катализатор — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само в ней не расходуется и не входит в состав продуктов реакции. Поверхность серебра предоставляет активные центры, на которых молекулы пероксида водорода разлагаются значительно быстрее, чем в объеме раствора.

Ответ: Наблюдается выделение пузырьков газа (кислорода) с поверхности ложки. Серебро в этой реакции является катализатором.

2. Решение

Раствор перманганата калия ($KMnO_4$) имеет яркую фиолетовую окраску. При добавлении к этому раствору уксуса (для создания кислотной среды) и затем пероксида водорода ($H_2O_2$) наблюдается быстрое обесцвечивание раствора. Это происходит потому, что ион перманганата ($MnO_4^-$), который и придает раствору цвет, вступает в реакцию и превращается в почти бесцветный ион марганца ($Mn^{2+}$).

В этой окислительно-восстановительной реакции перманганат калия является сильным окислителем, особенно в кислой среде. Он окисляет пероксид водорода. Следовательно, пероксид водорода в данной реакции является восстановителем. Атом кислорода в пероксиде водорода имеет степень окисления -1 и повышает её до 0, образуя молекулярный кислород $O_2$. Марганец в перманганате имеет степень окисления +7 и понижает её до +2.

Процессы окисления и восстановления можно записать в виде полуреакций:
Окисление (восстановитель $H_2O_2$): $H_2O_2 - 2e^- \rightarrow O_2^0 + 2H^+$
Восстановление (окислитель $MnO_4^-$): $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$

Суммарное ионное уравнение реакции выглядит так:
$2MnO_4^- + 5H_2O_2 + 6H^+ \rightarrow 2Mn^{2+} + 5O_2 \uparrow + 8H_2O$

Ответ: Наблюдается обесцвечивание фиолетового раствора марганцовки. В этой реакции пероксид водорода является восстановителем.

3. Решение

В данном опыте происходит реакция между анальгином (метамизол натрия) и гидроперитом. Гидроперит представляет собой комплексное соединение мочевины с пероксидом водорода ($CO(NH_2)_2 \cdot H_2O_2$) и является твёрдым источником пероксида водорода ($H_2O_2$).

В условии сказано, что в результате реакции анальгин окисляется. Вещество, которое окисляется, является восстановителем. Следовательно, второй реагент, пероксид водорода, должен быть окислителем.

Окислитель — это вещество, которое принимает электроны, при этом степень окисления одного из его элементов понижается. В молекуле пероксида водорода ($H_2O_2$) кислород имеет степень окисления -1. Выступая в роли окислителя, кислород принимает электроны и понижает свою степень окисления до -2 (как правило, образуя воду, $H_2O$).

Таким образом, элемент-окислитель в этой реакции — это кислород, входящий в состав пероксида водорода.

Ответ: Элемент-окислитель — кислород.