Лабораторный эксперимент 1, страница 94 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Вопрос в параграфе. Параграф 17. Неметаллы. Глава III. Вещества и их свойства - страница 94.

Условие.

Лабораторный эксперимент

В плоскодонную колбу объёмом 100 мл налейте 10 мл 3%-ного пероксида водорода и добавьте на кончике шпателя порошок оксида марганца(IV). Закройте колбу ватным тампоном. Что наблюдаете?

В ложечке для сжигания веществ подожгите небольшое количество порошка серы. Оцените характер пламени.

Внесите в колбу с кислородом ложечку с горящей серой. Как изменилось пламя? Почему? Составьте уравнение реакций и рассмотрите их с позиции окисления—восстановления.

Решение.

Решение 2.

В плоскодонную колбу объёмом 100 мл налейте 10 мл 3 %-ного пероксида водорода и добавьте на кончике шпателя порошок оксида марганца(IV). Закройте колбу ватным тампоном. Что наблюдаете?
При добавлении черного порошка оксида марганца(IV) ($MnO_2$) к бесцветному раствору пероксида водорода ($H_2O_2$) немедленно начинается бурная реакция, которая сопровождается "вскипанием" жидкости. Наблюдается интенсивное выделение пузырьков бесцветного газа без запаха — это кислород ($O_2$). Оксид марганца(IV) является катализатором, то есть веществом, которое ускоряет химическую реакцию, но само в ней не расходуется. Реакция разложения пероксида водорода является экзотермической, поэтому колба может заметно нагреться.
Ответ: Наблюдается бурное выделение газа (кислорода) и возможное нагревание колбы.

В ложечке для сжигания веществ подожгите небольшое количество порошка серы. Оцените характер пламени.
При поджигании на воздухе порошок серы плавится и загорается. Горение происходит спокойным, неярким пламенем синего или сине-фиолетового цвета. В ходе реакции образуется диоксид серы ($SO_2$) — бесцветный газ с резким, удушливым запахом (запах зажженной спички).
Ответ: Сера горит на воздухе неярким пламенем синего цвета с образованием газа с резким запахом.

Внесите в колбу с кислородом ложечку с горящей серой. Как изменилось пламя? Почему? Составьте уравнения реакций и рассмотрите их с позиции окисления—восстановления.
При внесении ложечки с горящей серой в колбу, наполненную чистым кислородом, пламя становится ослепительно ярким, интенсивно синим. Горение становится гораздо более энергичным.
Почему?
Скорость химической реакции горения зависит от концентрации реагентов. В воздухе концентрация кислорода составляет около 21%, а в колбе, полученный в ходе первого опыта, кислород находится в почти чистом виде (~100%). Более высокая концентрация окислителя (кислорода) многократно увеличивает скорость реакции, что и наблюдается в виде яркого и интенсивного горения.
Уравнения реакций и их анализ с позиции окисления-восстановления:
1. Получение кислорода из пероксида водорода:
$2H_2\overset{-1}{O}_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2\overset{-2}{O} + \overset{0}{O_2} \uparrow$
Это окислительно-восстановительная реакция диспропорционирования, так как один и тот же элемент (кислород) и повышает, и понижает свою степень окисления.
$2\overset{-1}{O} - 2e^- \rightarrow \overset{0}{O}_2$ — процесс окисления.
$2\overset{-1}{O} + 2e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ — процесс восстановления.
Пероксид водорода ($H_2O_2$) является одновременно и окислителем, и восстановителем.
2. Горение серы в кислороде:
$\overset{0}{S} + \overset{0}{O_2} \rightarrow \overset{+4}{S}\overset{-2}{O_2}$
Рассмотрим электронный баланс:
$\overset{0}{S} - 4e^- \rightarrow \overset{+4}{S}$ | 1 (сера — восстановитель, окисляется)
$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 1 (кислород — окислитель, восстанавливается)
Сера ($S$) отдает электроны, повышая свою степень окисления от 0 до +4, и является восстановителем. Кислород ($O_2$) принимает электроны, понижая свою степень окисления от 0 до -2, и является окислителем.
Ответ: Пламя стало намного ярче из-за увеличения скорости реакции в чистом кислороде. Уравнение получения кислорода: $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2$. Уравнение горения серы: $S + O_2 \rightarrow SO_2$. Обе реакции являются окислительно-восстановительными.