Номер 5, страница 98 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Вопросы в начале параграфа. Параграф 22. Химические источники тока. Глава V. Электрохимические реакции - номер 5, страница 98.

Условие.

• Приведите примеры окислительно-восстановительных реакций. Укажите окислитель, восстановитель, процессы окисления и восстановления.

Решение.

Решение 2.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это химические реакции, которые протекают с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Изменение степеней окисления происходит в результате передачи или перераспределения электронов.

- Окисление — это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, который приводит к повышению степени окисления.
- Восстановление — это процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом, который приводит к понижению степени окисления.
- Окислитель — вещество, содержащее атомы, которые принимают электроны (и при этом восстанавливаются).
- Восстановитель — вещество, содержащее атомы, которые отдают электроны (и при этом окисляются).

Ниже приведены примеры окислительно-восстановительных реакций с указанием окислителя, восстановителя и процессов.

Пример 1. Взаимодействие цинка с раствором сульфата меди(II)

Уравнение реакции:

$\stackrel{0}{Zn} + \stackrel{+2}{Cu}SO_4 \rightarrow \stackrel{+2}{Zn}SO_4 + \stackrel{0}{Cu}$

В этой реакции цинк замещает медь в растворе ее соли. Происходит изменение степеней окисления у цинка и меди.
- Атом цинка ($Zn$) отдает 2 электрона, его степень окисления повышается с 0 до +2. Это процесс окисления.
$ \stackrel{0}{Zn} - 2e^- \rightarrow \stackrel{+2}{Zn} $
Так как цинк отдает электроны, он является восстановителем.
- Ион меди($II$) ($\stackrel{+2}{Cu}$) принимает 2 электрона, его степень окисления понижается с +2 до 0. Это процесс восстановления.
$ \stackrel{+2}{Cu} + 2e^- \rightarrow \stackrel{0}{Cu} $
Так как ион меди(II) (в составе сульфата меди(II) $CuSO_4$) принимает электроны, он является окислителем.

Ответ: В реакции $Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu$ окислителем является сульфат меди(II) ($CuSO_4$), восстановителем – цинк ($Zn$). Процесс окисления: $Zn^0 \rightarrow Zn^{+2}$, процесс восстановления: $Cu^{+2} \rightarrow Cu^0$.

Пример 2. Горение метана в кислороде

Уравнение реакции:

$\stackrel{-4}{C}\stackrel{+1}{H}_4 + 2\stackrel{0}{O}_2 \rightarrow \stackrel{+4}{C}\stackrel{-2}{O}_2 + 2\stackrel{+1}{H}_2\stackrel{-2}{O}$

В этой реакции изменяют степень окисления углерод и кислород.
- Атом углерода ($C$) в метане отдает 8 электронов, его степень окисления повышается с -4 до +4. Это процесс окисления.
$ \stackrel{-4}{C} - 8e^- \rightarrow \stackrel{+4}{C} $
Метан ($CH_4$) является восстановителем.
- Атомы кислорода ($O$) в молекуле $O_2$ принимают электроны, степень окисления каждого атома понижается с 0 до -2. Это процесс восстановления.
$ \stackrel{0}{O}_2 + 4e^- \rightarrow 2\stackrel{-2}{O} $
Кислород ($O_2$) является окислителем.

Ответ: В реакции $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$ окислителем является кислород ($O_2$), восстановителем – метан ($CH_4$). Процесс окисления: $C^{-4} \rightarrow C^{+4}$, процесс восстановления: $O^{0} \rightarrow O^{-2}$.

Пример 3. Взаимодействие перманганата калия с соляной кислотой

Уравнение реакции:

$2K\stackrel{+7}{Mn}O_4 + 16H\stackrel{-1}{Cl} \rightarrow 2KCl + 2\stackrel{+2}{Mn}Cl_2 + 5\stackrel{0}{Cl}_2 + 8H_2O$

В этой сложной реакции степени окисления изменяют марганец и хлор.
- Ионы хлора ($Cl^-$) в соляной кислоте отдают электроны, их степень окисления повышается с -1 до 0. Это процесс окисления.
$ 2\stackrel{-1}{Cl} - 2e^- \rightarrow \stackrel{0}{Cl}_2 $
Соляная кислота ($HCl$) является восстановителем.
- Атом марганца ($Mn$) в перманганате калия принимает 5 электронов, его степень окисления понижается с +7 до +2. Это процесс восстановления.
$ \stackrel{+7}{Mn} + 5e^- \rightarrow \stackrel{+2}{Mn} $
Перманганат калия ($KMnO_4$) является окислителем.

Ответ: В реакции $2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + 8H_2O$ окислителем является перманганат калия ($KMnO_4$), восстановителем – соляная кислота ($HCl$). Процесс окисления: $Cl^{-1} \rightarrow Cl^0$, процесс восстановления: $Mn^{+7} \rightarrow Mn^{+2}$.