Номер 5, страница 324 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 46. Азотная кислота и нитраты - номер 5, страница 324.

Условие.

5. Выберите группы реагентов, с каждым из которых концентрированная азотная кислота вступает в окислительно-восстановительную реакцию. Составьте уравнения этих реакций:

1) $SO_3$, $Na_2SO_3$, $Ca_3(PO_4)_2$

2) $I_2$, $\text{S}$, $\text{P}$

3) $\text{Mg}$, $\text{Zn}$, $LiOH$

4) $O_2$, $\text{Na}$, $Ba(OH)_2$

5) $(NH_4)_2S$, $NaI$, $Na_2SO_3$

6) $BaCl_2$, $NaBr$, $FeSO_4$

7) $Na_2S$, $\text{HI}$, $Fe_3O_4$

Решение.

Решение 2.

Концентрированная азотная кислота ($HNO_3$) является сильным окислителем за счёт азота в высшей степени окисления $+5$. Она вступает в окислительно-восстановительные реакции (ОВР) с веществами, которые могут быть окислены, то есть содержат элементы в промежуточной или низшей степени окисления. Проанализируем предложенные группы реагентов.

• Группа 1: $SO_3$ (сера $+6$) и $Ca_3(PO_4)_2$ (фосфор $+5$) содержат элементы в высшей степени окисления и не могут быть окислены.
• Группа 3: $LiOH$ вступает в реакцию нейтрализации (кислотно-основное взаимодействие), а не в ОВР.
• Группа 4: $O_2$ — сильный окислитель, с $HNO_3$ не реагирует. $Ba(OH)_2$ вступает в реакцию нейтрализации.
• Группа 6: $BaCl_2$ не вступает в ОВР с концентрированной азотной кислотой, так как окислить хлорид-ион до свободного хлора она не способна.

Таким образом, группы, в которых все реагенты вступают в ОВР с концентрированной азотной кислотой, это 2, 5 и 7.

2) I₂, S, P

Все три вещества — простые вещества-неметаллы, которые окисляются концентрированной азотной кислотой до своих высших кислот.

$I_2 + 10HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow 2HIO_3 + 10NO_2\uparrow + 4H_2O$

$I_2^0 - 10e^- \rightarrow 2I^{+5}$ | 1 (окисление)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 10 (восстановление)

$S + 6HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2\uparrow + 2H_2O$

$S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 (окисление)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 6 (восстановление)

$P + 5HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow H_3PO_4 + 5NO_2\uparrow + H_2O$

$P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}$ | 1 (окисление)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 5 (восстановление)

Ответ: Данная группа подходит.

5) (NH₄)₂S, NaI, Na₂SO₃

Во всех трёх веществах есть элементы, которые могут повысить свою степень окисления: сера $S^{-2}$, иод $I^{-1}$ и сера $S^{+4}$.

$(NH_4)_2S + 8HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow (NH_4)_2SO_4 + 8NO_2\uparrow + 4H_2O$

$S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 (окисление)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 8 (восстановление)

$2NaI + 4HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow I_2 + 2NO_2\uparrow + 2NaNO_3 + 2H_2O$

$2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0$ | 1 (окисление)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 2 (восстановление)

$Na_2SO_3 + 2HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow Na_2SO_4 + 2NO_2\uparrow + H_2O$

$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 (окисление)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 2 (восстановление)

Ответ: Данная группа подходит.

7) Na₂S, HI, Fe₃O₄

Во всех трёх веществах есть элементы, которые могут повысить свою степень окисления: сера $S^{-2}$, иод $I^{-1}$ и железо $Fe^{+2}$ в составе смешанного оксида $Fe_3O_4$ ($FeO \cdot Fe_2O_3$).

$Na_2S + 8HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow Na_2SO_4 + 8NO_2\uparrow + 4H_2O$

$S^{-2} - 8e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1 (окисление)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 8 (восстановление)

$2HI + 2HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow I_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

$2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0$ | 1 (окисление)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 2 (восстановление)

$Fe_3O_4 + 10HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow 3Fe(NO_3)_3 + NO_2\uparrow + 5H_2O$

$Fe^{+2} - 1e^- \rightarrow Fe^{+3}$ | 1 (окисление)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 1 (восстановление)

Ответ: Данная группа подходит.