Номер 4, страница 99 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава III. Вещества и их свойства. Параграф 18. Неорганические и органические кислоты. Проверьте свои знания - номер 4, страница 99.

Условие.

4. Охарактеризуйте окислительные свойства кислот, обусловленные их составом. Приведите примеры реакций. Составьте схемы электронного баланса.

Решение.

Решение 2.

Окислительные свойства кислот, обусловленные их составом, можно разделить на две основные группы в зависимости от того, какой ион выступает в роли окислителя.

1. Окислительные свойства, обусловленные катионами водорода $H^+$

Это общее свойство всех кислот в водных растворах. Окислителем выступают ионы водорода $H^+$, которые способны принимать электроны и восстанавливаться до молекулярного водорода. Такие реакции возможны с металлами, которые в электрохимическом ряду напряжений стоят левее водорода. Кислоты, в которых анион не проявляет сильных окислительных свойств (например, $HCl$, $H_3PO_4$, разбавленная $H_2SO_4$), называют кислотами-неокислителями.

Пример: Взаимодействие цинка с разбавленной серной кислотой.

Уравнение реакции:

$Zn + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

Схема электронного баланса:

$Zn^0$	-	$2e^-$	$\rightarrow$	$Zn^{+2}$	| 1	(окисление, $Zn^0$ - восстановитель)
$2H^+$	+	$2e^-$	$\rightarrow$	$H_2^0$	| 1	(восстановление, $H^+$ - окислитель)

Ответ: В кислотах-неокислителях окислителем является ион водорода $H^+$. Он окисляет металлы, стоящие в ряду активности до водорода, при этом сам восстанавливается до газообразного водорода $H_2$.

2. Окислительные свойства, обусловленные анионом

У некоторых кислот (кислот-окислителей) окислителем выступает не ион водорода, а атом в составе аниона, находящийся в высокой положительной степени окисления. К таким кислотам относятся, прежде всего, азотная кислота ($HNO_3$) любой концентрации и концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$). Они могут окислять не только активные, но и малоактивные металлы (например, $Cu, Ag, Hg$), а также неметаллы. При этом водород не выделяется, а образуются продукты восстановления центрального атома аниона.

Пример 1: Азотная кислота ($HNO_3$)

Продукт восстановления азота $N^{+5}$ зависит от концентрации кислоты и активности восстановителя (металла).

• а) Взаимодействие меди с концентрированной азотной кислотой:

  Уравнение реакции:

  $Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

  Схема электронного баланса:

  $Cu^0$	-	$2e^-$	$\rightarrow$	$Cu^{+2}$	| 1	(окисление, $Cu^0$ - восстановитель)
  $N^{+5}$	+	$1e^-$	$\rightarrow$	$N^{+4} \text{ (в } NO_2)$	| 2	(восстановление, $N^{+5}$ - окислитель)

  Ответ: При реакции меди с концентрированной азотной кислотой окислителем является атом азота $N^{+5}$, который восстанавливается до $N^{+4}$ (в виде оксида азота(IV) $NO_2$).

• б) Взаимодействие меди с разбавленной азотной кислотой:

  Уравнение реакции:

  $3Cu + 8HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O$

  Схема электронного баланса:

  $Cu^0$	-	$2e^-$	$\rightarrow$	$Cu^{+2}$	| 3	(окисление, $Cu^0$ - восстановитель)
  $N^{+5}$	+	$3e^-$	$\rightarrow$	$N^{+2} \text{ (в } NO)$	| 2	(восстановление, $N^{+5}$ - окислитель)

  Ответ: При реакции меди с разбавленной азотной кислотой окислителем также является $N^{+5}$, но он восстанавливается глубже, до $N^{+2}$ (в виде оксида азота(II) $NO$).

Пример 2: Концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$)

Окислительные свойства проявляет только концентрированная кислота за счет серы $S^{+6}$.

Взаимодействие меди с концентрированной серной кислотой при нагревании:

Уравнение реакции:

$Cu + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$

Схема электронного баланса:

$Cu^0$	-	$2e^-$	$\rightarrow$	$Cu^{+2}$	| 1	(окисление, $Cu^0$ - восстановитель)
$S^{+6}$	+	$2e^-$	$\rightarrow$	$S^{+4} \text{ (в } SO_2)$	| 1	(восстановление, $S^{+6}$ - окислитель)

Ответ: При реакции меди с концентрированной серной кислотой окислителем является атом серы $S^{+6}$, который восстанавливается до $S^{+4}$ (в виде диоксида серы $SO_2$).