Номер 2, страница 17 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть II. Ионная химическая связь и ионные кристаллические решётки. Глава I. Строение веществ - номер 2, страница 17.

Условие.

2. Запишите схемы образования ионной связи между следующими простыми веществами: Li, Sr, Fe, $O_2$. Укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления.

Решение.

Решение 2.

Ионная связь образуется в результате взаимодействия типичных металлов (Li, Sr) и переходного металла (Fe) с типичным неметаллом (O₂). Атомы металлов отдают свои валентные электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы (катионы), и выступают в роли восстановителей. Атомы кислорода принимают электроны, превращаясь в отрицательно заряженные ионы (анионы), и выступают в роли окислителя.

Li и O₂

Схема образования ионной связи в оксиде лития ($Li_2O$) включает следующие процессы:

1. Атом лития (Li) как элемент I группы главной подгруппы отдает свой единственный валентный электрон, превращаясь в катион лития ($Li^+$):
$Li^0 - 1e^- \rightarrow Li^+$

2. Атом кислорода (O) как элемент VI группы главной подгруппы принимает два электрона для завершения внешнего энергетического уровня, превращаясь в оксид-анион ($O^{2-}$):
$O^0 + 2e^- \rightarrow O^{2-}$

3. Для образования электронейтрального соединения на один ион кислорода $O^{2-}$ требуется два иона лития $Li^+$, которые вместе образуют оксид лития $Li_2O$.

Рассмотрим полную реакцию с учетом того, что кислород существует в виде молекул $O_2$. Составим электронный баланс:

$Li^0 - 1e^- \rightarrow Li^+$ | 4 | процесс окисления (литий — восстановитель)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 | процесс восстановления (кислород — окислитель)

Суммарное уравнение реакции:

$4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$

Ответ: Процесс окисления: $Li^0 - 1e^- \rightarrow Li^+$. Процесс восстановления: $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$. Восстановитель: $Li$. Окислитель: $O_2$.

Sr и O₂

Схема образования ионной связи в оксиде стронция ($SrO$) включает следующие процессы:

1. Атом стронция (Sr) как элемент II группы главной подгруппы отдает два своих валентных электрона, превращаясь в катион стронция ($Sr^{2+}$):
$Sr^0 - 2e^- \rightarrow Sr^{2+}$

2. Атом кислорода (O) принимает два электрона, превращаясь в оксид-анион ($O^{2-}$):
$O^0 + 2e^- \rightarrow O^{2-}$

3. Так как заряд иона стронция ($+2$) и оксид-иона ($-2$) равны по модулю, они соединяются в соотношении 1:1, образуя оксид стронция $SrO$.

Рассмотрим полную реакцию с молекулярным кислородом ($O_2$). Электронный баланс:

$Sr^0 - 2e^- \rightarrow Sr^{2+}$ | 2 | процесс окисления (стронций — восстановитель)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 | процесс восстановления (кислород — окислитель)

Суммарное уравнение реакции:

$2Sr + O_2 \rightarrow 2SrO$

Ответ: Процесс окисления: $Sr^0 - 2e^- \rightarrow Sr^{2+}$. Процесс восстановления: $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$. Восстановитель: $Sr$. Окислитель: $O_2$.

Fe и O₂

Схема образования ионной связи в оксиде железа(III) ($Fe_2O_3$) включает следующие процессы:

1. Атом железа (Fe), переходный металл, может проявлять разные степени окисления. При горении на воздухе оно чаще всего окисляется до степени окисления $+3$, отдавая три электрона и превращаясь в катион железа ($Fe^{3+}$):
$Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{3+}$

2. Атом кислорода (O) принимает два электрона, превращаясь в оксид-анион ($O^{2-}$):
$O^0 + 2e^- \rightarrow O^{2-}$

3. Для образования электронейтрального соединения необходимо найти наименьшее общее кратное зарядов ионов ($3$ и $2$), которое равно $6$. Таким образом, два иона железа $Fe^{3+}$ соединяются с тремя оксид-ионами $O^{2-}$, образуя оксид железа(III) $Fe_2O_3$.

Рассмотрим полную реакцию с молекулярным кислородом ($O_2$). Электронный баланс:

$Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{3+}$ | 4 | процесс окисления (железо — восстановитель)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 3 | процесс восстановления (кислород — окислитель)

Суммарное уравнение реакции:

$4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3$

Ответ: Процесс окисления: $Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{3+}$. Процесс восстановления: $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$. Восстановитель: $Fe$. Окислитель: $O_2$.