Номер 5, страница 170 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 23. Неметаллы - химические элементы и простые вещества. Глава 5. Металлы и неметаллы - номер 5, страница 170.

Условие.

5. Приведите уравнения химических реакций, характерных для неметаллов.

Решение.

Решение 2.

Решение

Неметаллы — это химические элементы, которые в реакциях, как правило, проявляют окислительные свойства, то есть принимают электроны. Однако в соединениях с более электроотрицательными элементами (фтором, кислородом) они могут выступать в роли восстановителей. Ниже приведены основные типы химических реакций, характерных для неметаллов.

1. Взаимодействие с металлами

В реакциях с металлами неметаллы всегда выступают в качестве окислителей, принимая электроны и образуя бинарные соединения — соли (например, хлориды, сульфиды, нитриды, фосфиды). Такие реакции часто экзотермичны и протекают при нагревании.

Пример 1: Реакция активного щелочного металла натрия с галогеном хлором с образованием хлорида натрия.

$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$

Пример 2: Реакция железа с серой при нагревании с образованием сульфида железа(II).

$Fe + S \xrightarrow{t} FeS$

Пример 3: Реакция магния с азотом при сильном нагревании с образованием нитрида магния.

$3Mg + N_2 \xrightarrow{t} Mg_3N_2$

Ответ: Неметаллы реагируют с металлами, проявляя окислительные свойства и образуя соли. Примеры уравнений: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$; $Fe + S \xrightarrow{t} FeS$.

2. Взаимодействие с водородом

Большинство неметаллов (кроме благородных газов) реагируют с водородом, образуя летучие водородные соединения. В этих реакциях неметаллы также являются окислителями. Условия проведения реакций сильно различаются в зависимости от активности неметалла.

Пример 1: Реакция водорода с фтором протекает со взрывом даже в темноте и при низких температурах.

$H_2 + F_2 \rightarrow 2HF$

Пример 2: Синтез аммиака из азота и водорода является обратимым процессом и требует жестких условий (высокое давление, температура и катализатор).

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

Ответ: Неметаллы реагируют с водородом, образуя летучие водородные соединения. Примеры уравнений: $H_2 + F_2 \rightarrow 2HF$; $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$.

3. Взаимодействие с кислородом

Почти все неметаллы (кроме галогенов и благородных газов) реагируют с кислородом при нагревании (горят), образуя оксиды. В этих реакциях неметаллы (за исключением фтора) являются восстановителями, так как кислород — второй по электроотрицательности элемент. Образующиеся оксиды, как правило, являются кислотными или несолеобразующими.

Пример 1: Горение фосфора в избытке кислорода с образованием кислотного оксида фосфора(V).

$4P + 5O_2 \xrightarrow{t} 2P_2O_5$

Пример 2: Горение углерода в недостатке кислорода с образованием несолеобразующего оксида углерода(II) (угарного газа).

$2C + O_2 \xrightarrow{t} 2CO$

Ответ: Большинство неметаллов горят в кислороде, образуя оксиды и выступая в роли восстановителей. Примеры уравнений: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$; $2C + O_2 \rightarrow 2CO$.

4. Взаимодействие неметаллов друг с другом

Неметаллы способны реагировать между собой. В таких реакциях более электроотрицательный элемент играет роль окислителя, а менее электроотрицательный — восстановителя.

Пример 1: Взаимодействие кремния с хлором при нагревании. Хлор более электроотрицателен, поэтому он окислитель.

$Si + 2Cl_2 \xrightarrow{t} SiCl_4$

Пример 2: Взаимодействие серы с фтором. Фтор — самый электроотрицательный элемент, он окисляет серу до высшей степени окисления +6.

$S + 3F_2 \rightarrow SF_6$

Ответ: При взаимодействии двух разных неметаллов окислителем выступает более электроотрицательный элемент. Примеры уравнений: $Si + 2Cl_2 \xrightarrow{t} SiCl_4$; $S + 3F_2 \rightarrow SF_6$.

5. Взаимодействие со сложными веществами (щелочами, кислотами)

Многие неметаллы могут реагировать со сложными веществами, проявляя как окислительные, так и восстановительные свойства.

а) Реакции диспропорционирования в растворах щелочей. Галогены, сера, фосфор вступают в реакции, где один и тот же элемент одновременно и окисляется, и восстанавливается.

Реакция хлора с холодным раствором гидроксида натрия:

$Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$

Реакция серы с концентрированным раствором щелочи при нагревании:

$3S + 6KOH \xrightarrow{t} 2K_2S + K_2SO_3 + 3H_2O$

б) Реакции с кислотами-окислителями. Менее активные неметаллы (углерод, сера, фосфор) могут окисляться концентрированными серной и азотной кислотами.

Реакция углерода с концентрированной азотной кислотой:

$C + 4HNO_3(конц.) \xrightarrow{t} CO_2\uparrow + 4NO_2\uparrow + 2H_2O$

Реакция фосфора с концентрированной серной кислотой:

$2P + 5H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t} 2H_3PO_4 + 5SO_2\uparrow + 2H_2O$

Ответ: Неметаллы могут вступать в окислительно-восстановительные реакции со сложными веществами, такими как щелочи и кислоты-окислители. Примеры уравнений: $Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$; $C + 4HNO_3(конц.) \rightarrow CO_2 + 4NO_2 + 2H_2O$.