Лабораторный эксперимент 2, страница 78 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Вопрос в параграфе. Параграф 14. Окислительно-восстановительные реакции. Глава II. Химические реакции - страница 78.

Условие.

Лабораторный эксперимент

К 2 мл раствора сульфата меди(II) в пробирке добавьте такой же объём раствора едкого натра. Что наблюдаете? Составьте молекулярное и ионное уравнения реакции. Рассмотрите её с позиций окисления—восстановления. Можно ли отнести реакции обмена и замещения к окислительно-восстановительным?

Решение.

Решение 2.

Что наблюдаете?
При добавлении бесцветного раствора едкого натра ($NaOH$) к голубому раствору сульфата меди(II) ($CuSO_4$) происходит химическая реакция. В результате наблюдается образование объёмного студенистого осадка синего цвета. Этот осадок является нерастворимым в воде гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$).

Ответ: При смешивании растворов сульфата меди(II) и едкого натра выпадает синий студенистый осадок.

Составьте молекулярное и ионное уравнения реакции.
Взаимодействие сульфата меди(II) с гидроксидом натрия (едким натром) является реакцией ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимое основание и соль.
Молекулярное уравнение:
$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
Полное ионное уравнение (сильные электролиты, растворимые в воде, записываются в виде ионов):
$Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$
Сокращенное ионное уравнение (получается путем исключения ионов, не участвующих в реакции, т.е. ионов-наблюдателей $Na^+$ и $SO_4^{2-}$):
$Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

Ответ: Молекулярное уравнение: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$. Сокращенное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$.

Рассмотрите её с позиций окисления—восстановления.
Чтобы определить, является ли реакция окислительно-восстановительной (ОВР), необходимо проанализировать изменение степеней окисления всех элементов, участвующих в реакции. Расставим степени окисления:
$\overset{+2}{Cu}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} + 2\overset{+1}{Na}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H} \rightarrow \overset{+2}{Cu}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2 \downarrow + \overset{+1}{Na_2}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4}$
Как видно из уравнения, ни один химический элемент не изменил свою степень окисления в ходе реакции: медь была и осталась $+2$, сера $+6$, кислород $-2$, натрий $+1$, водород $+1$.

Ответ: Данная реакция не является окислительно-восстановительной, так как степени окисления всех химических элементов в ходе реакции не изменяются.

Можно ли отнести реакции обмена и замещения к окислительно-восстановительным?
Реакции обмена, как правило, не являются окислительно-восстановительными. В ходе этих реакций происходит обмен составными частями (ионами) между двумя сложными веществами, при этом степени окисления элементов обычно сохраняются. Рассмотренная выше реакция является типичным примером реакции обмена, не являющейся ОВР.
Реакции замещения, в которых простое вещество взаимодействует со сложным, всегда являются окислительно-восстановительными. Это связано с тем, что простое вещество имеет нулевую степень окисления, а вступая в соединение, оно её изменяет. Одновременно изменяет степень окисления и тот элемент, который был вытеснен из сложного вещества и сам стал простым веществом.
Пример реакции замещения: $Zn^0 + \overset{+2}{Cu}SO_4 \rightarrow \overset{+2}{Zn}SO_4 + Cu^0$. Здесь цинк ($Zn^0$) окисляется до $Zn^{+2}$, а медь ($Cu^{+2}$) восстанавливается до $Cu^0$.

Ответ: Реакции обмена в подавляющем большинстве случаев не являются окислительно-восстановительными. Реакции замещения (с участием простого вещества) всегда являются окислительно-восстановительными.