Номер 2, страница 324 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 46. Азотная кислота и нитраты - номер 2, страница 324.

Условие.

2. Сравните окислительно-восстановительные свойства соединений азота в степенях окисления +3 и +5. Проиллюстрируйте свой ответ уравнениями реакций.

Решение.

Решение 2.

Решение

Азот, как элемент 15-й (VА) группы, может проявлять степени окисления от –3 (низшая) до +5 (высшая). Окислительно-восстановительные свойства соединений зависят от степени окисления элемента. Элемент в высшей степени окисления может быть только окислителем (принимать электроны), в низшей — только восстановителем (отдавать электроны), а в промежуточной — и окислителем, и восстановителем.

Азот в степени окисления +5 ($N^{+5}$) находится в своей высшей степени окисления. Поэтому его соединения, такие как азотная кислота ($HNO_3$) и ее соли (нитраты), могут только принимать электроны, понижая свою степень окисления. Следовательно, они являются сильными окислителями и не проявляют восстановительных свойств.

Пример реакции, иллюстрирующей окислительные свойства азотной кислоты:

$Cu^0 + 4HN^{+5}O_3(конц.) \rightarrow Cu^{+2}(NO_3)_2 + 2N^{+4}O_2 \uparrow + 2H_2O$

В этой реакции азот $N^{+5}$ восстанавливается до $N^{+4}$, являясь окислителем.

Азот в степени окисления +3 ($N^{+3}$) находится в промежуточной степени окисления. Поэтому его соединения, такие как азотистая кислота ($HNO_2$) и ее соли (нитриты), проявляют двойственные окислительно-восстановительные свойства. Они могут как принимать электроны (быть окислителями), так и отдавать их (быть восстановителями).

1. Азотистая кислота как окислитель (азот понижает степень окисления до +2):

$2HN^{+3}O_2 + 2HI^{-1} \rightarrow 2N^{+2}O \uparrow + I_2^0 + 2H_2O$

2. Азотистая кислота как восстановитель (азот повышает степень окисления до +5), взаимодействуя с более сильным окислителем:

$5HN^{+3}O_2 + 2KMn^{+7}O_4 + 3H_2SO_4 \rightarrow 5HN^{+5}O_3 + 2Mn^{+2}SO_4 + K_2SO_4 + 3H_2O$

Сравнивая соединения азота в степенях окисления +3 и +5, можно сделать следующие выводы. Окислительные свойства у соединений азота в степени окисления +5 (например, $HNO_3$) выражены значительно сильнее, чем у соединений в степени окисления +3 (например, $HNO_2$). Это связано с тем, что атому в более высокой степени окисления свойственно сильнее притягивать электроны. В то же время, соединения азота в степени окисления +3, в отличие от соединений со степенью окисления +5, способны проявлять восстановительные свойства, окисляясь до более высоких степеней окисления.

Ответ: Соединения азота в степени окисления +5 (например, $HNO_3$) являются сильными окислителями и не проявляют восстановительных свойств, так как +5 — высшая степень окисления для азота. Соединения азота в степени окисления +3 (например, $HNO_2$) проявляют двойственные окислительно-восстановительные свойства: они могут быть как окислителями (более слабыми, чем соединения $N^{+5}$), так и восстановителями, так как +3 — промежуточная степень окисления.