Номер 2, страница 95 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Проверьте свои знания. Параграф 17. Неметаллы. Глава III. Вещества и их свойства - номер 2, страница 95.

Условие.

2. Сравните химические свойства металлов и неметаллов.

Решение.

Решение 2.

Химические свойства металлов и неметаллов имеют как сходства (например, и те, и другие могут реагировать с кислородом), так и существенные различия, которые обусловлены строением их атомов. Основное различие заключается в их окислительно-восстановительной двойственности: металлы преимущественно выступают в роли восстановителей, а неметаллы — в роли окислителей.

1. Окислительно-восстановительные свойства

Металлы: Атомы металлов имеют на внешнем энергетическом уровне небольшое число электронов (обычно от 1 до 3), которые они легко отдают в химических реакциях. Поэтому металлы являются типичными восстановителями. В ходе реакции они окисляются, образуя положительно заряженные ионы (катионы).
Схема процесса: $Me^0 - ne^- \rightarrow Me^{n+}$
Пример: $Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{2+}$

Неметаллы: Атомы неметаллов имеют на внешнем уровне много электронов (обычно от 4 до 7), и до его завершения им не хватает нескольких электронов. Поэтому они склонны принимать электроны, выступая в роли типичных окислителей. В ходе реакции они восстанавливаются, образуя отрицательно заряженные ионы (анионы).
Схема процесса: $X^0 + ne^- \rightarrow X^{n-}$
Пример: $S^0 + 2e^- \rightarrow S^{2-}$
Важно отметить, что неметаллы могут проявлять и восстановительные свойства, вступая в реакции с более электроотрицательными неметаллами (например, с кислородом или фтором). Пример: $S + O_2 \rightarrow SO_2$ (сера отдает электроны кислороду).

Ответ: Металлы в химических реакциях, как правило, являются восстановителями (отдают электроны), а неметаллы — окислителями (принимают электроны), хотя могут проявлять и восстановительные свойства.

2. Взаимодействие с кислородом

Металлы: Большинство металлов реагирует с кислородом, образуя оксиды.

• Активные металлы (щелочные, щелочноземельные) образуют основные оксиды, а также пероксиды и надпероксиды. Пример: $4Na + O_2 \rightarrow 2Na_2O$ (оксид натрия).
• Металлы средней активности (например, Al, Zn) образуют амфотерные оксиды. Пример: $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$.
• Переходные металлы могут образовывать оксиды разного характера (основные, амфотерные, кислотные) в зависимости от степени окисления.

Неметаллы: При взаимодействии с кислородом образуют кислотные или несолеобразующие (безразличные) оксиды.

• Кислотные оксиды: $C + O_2 \rightarrow CO_2$; $S + O_2 \rightarrow SO_2$.
• Несолеобразующие оксиды: $2C + O_2 \rightarrow 2CO$; $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$.

Ответ: Металлы с кислородом образуют в основном оксиды с основным и амфотерным характером, тогда как неметаллы образуют кислотные и несолеобразующие оксиды.

3. Взаимодействие с кислотами (неокислителями)

Металлы: Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до водорода, вытесняют его из растворов кислот-неокислителей (таких как $HCl$ или разбавленная $H_2SO_4$) с образованием соли и водорода.
Пример: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$
Металлы, стоящие после водорода (Cu, Ag, Au), с такими кислотами не реагируют.

Неметаллы: Не реагируют с кислотами-неокислителями с вытеснением водорода.

Ответ: Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют его из растворов кислот-неокислителей, а неметаллы на это не способны.

4. Взаимодействие с водой

Металлы:

• Активные металлы (щелочные и щелочноземельные) реагируют с водой при обычных условиях, образуя растворимое основание (щелочь) и водород. Пример: $2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$.
• Менее активные металлы (например, Mg, Zn, Fe) реагируют с водой только при нагревании (с водяным паром), образуя оксид и водород. Пример: $Zn + H_2O \xrightarrow{t} ZnO + H_2 \uparrow$.
• Металлы после водорода с водой не реагируют.

Неметаллы: Реакции более разнообразны и специфичны.

• Галогены (кроме фтора) диспропорционируют в воде: $Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons HCl + HClO$.
• Фтор окисляет воду: $2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF + O_2 \uparrow$.
• Углерод и кремний реагируют с водяным паром при высокой температуре: $C + H_2O \xrightarrow{t} CO + H_2 \uparrow$.

Ответ: Активные металлы вытесняют из воды водород с образованием щелочей, в то время как реакции неметаллов с водой более специфичны и не приводят к простому вытеснению водорода (за исключением реакции углерода и кремния с паром).

5. Характер высших оксидов и гидроксидов

Металлы: Высшие оксиды металлов и соответствующие им гидроксиды проявляют, как правило, основный или амфотерный характер.
Пример основного: $Na_2O \rightarrow NaOH$ (гидроксид натрия, основание).
Пример амфотерного: $Al_2O_3 \rightarrow Al(OH)_3$ (гидроксид алюминия, амфотерный гидроксид).

Неметаллы: Высшие оксиды неметаллов и соответствующие им гидроксиды (кислородсодержащие кислоты) проявляют кислотный характер.
Пример: $SO_3 \rightarrow H_2SO_4$ (серная кислота).
Пример: $P_2O_5 \rightarrow H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота).

Ответ: Высшие оксиды и гидроксиды металлов проявляют основный или амфотерный характер, в то время как высшие оксиды и гидроксиды неметаллов — кислотный.