Страница 90 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

7-34. Из приведенного списка выберите уравнения окислительно-восстановительных реакций. Укажите элементы, которые изменяют степень окисления в реакциях.

a) $4P + 5O_2 = 2P_2O_5$

$Na_2S + 2HCl = 2NaCl + H_2S$

$H_2S + Cl_2 = 2HCl + S$

$6HI + 2HNO_3 = 3I_2 + 2NO + 4H_2O$

б) $2SO_2 + O_2 = 2SO_3$

$Fe_2O_3 + 3H_2 = 2Fe + 3H_2O$

$FeO + 2HCl = FeCl_2 + H_2O$

$5KClO_3 + 6P = 3P_2O_5 + 5KCl$

в) $2K + 2H_2O = 2KOH + H_2$

$4NH_3 + 3O_2 = 2N_2 + 3H_2O$

$FeCl_3 + 3AgNO_3 = 3AgCl + Fe(NO_3)_3$

$2CuS + 3O_2 = 2CuO + 2SO_2$

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называются реакции, в ходе которых происходит изменение степеней окисления у атомов одного или нескольких элементов. Ниже приведены ОВР из списка и указаны элементы, изменяющие свою степень окисления.

а) 1. Уравнение $4P + 5O_2 = 2P_2O_5$ является окислительно-восстановительной реакцией. В ходе реакции изменяются степени окисления следующих элементов:

• Фосфор (P) повышает степень окисления с $0$ (в простом веществе $P$) до $+5$ (в оксиде $P_2O_5$). Фосфор является восстановителем. $P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}$
• Кислород (O) понижает степень окисления с $0$ (в простом веществе $O_2$) до $-2$ (в оксиде $P_2O_5$). Кислород является окислителем. $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$

Ответ: фосфор (P) и кислород (O).

2. Уравнение $H_2S + Cl_2 = 2HCl + S$ является окислительно-восстановительной реакцией. В ходе реакции изменяются степени окисления следующих элементов:

• Сера (S) повышает степень окисления с $-2$ (в сероводороде $H_2S$) до $0$ (в простом веществе $S$). Сера является восстановителем. $S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$
• Хлор (Cl) понижает степень окисления с $0$ (в простом веществе $Cl_2$) до $-1$ (в хлороводороде $HCl$). Хлор является окислителем. $Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$

Ответ: сера (S) и хлор (Cl).

3. Уравнение $6HI + 2HNO_3 = 3I_2 + 2NO + 4H_2O$ является окислительно-восстановительной реакцией. В ходе реакции изменяются степени окисления следующих элементов:

• Йод (I) повышает степень окисления с $-1$ (в йодоводороде $HI$) до $0$ (в простом веществе $I_2$). Йод является восстановителем. $2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0$
• Азот (N) понижает степень окисления с $+5$ (в азотной кислоте $HNO_3$) до $+2$ (в оксиде азота(II) $NO$). Азот является окислителем. $N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$

Ответ: йод (I) и азот (N).

б) 1. Уравнение $2SO_2 + O_2 = 2SO_3$ является окислительно-восстановительной реакцией. В ходе реакции изменяются степени окисления следующих элементов:

• Сера (S) повышает степень окисления с $+4$ (в оксиде серы(IV) $SO_2$) до $+6$ (в оксиде серы(VI) $SO_3$). Сера является восстановителем. $S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$
• Кислород (O) понижает степень окисления с $0$ (в простом веществе $O_2$) до $-2$ (в оксиде $SO_3$). Кислород является окислителем. $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$

Ответ: сера (S) и кислород (O).

2. Уравнение $Fe_2O_3 + 3H_2 = 2Fe + 3H_2O$ является окислительно-восстановительной реакцией. В ходе реакции изменяются степени окисления следующих элементов:

• Водород (H) повышает степень окисления с $0$ (в простом веществе $H_2$) до $+1$ (в воде $H_2O$). Водород является восстановителем. $H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$
• Железо (Fe) понижает степень окисления с $+3$ (в оксиде железа(III) $Fe_2O_3$) до $0$ (в простом веществе $Fe$). Железо является окислителем. $Fe^{+3} + 3e^- \rightarrow Fe^0$

Ответ: железо (Fe) и водород (H).

3. Уравнение $5KClO_3 + 6P = 3P_2O_5 + 5KCl$ является окислительно-восстановительной реакцией. В ходе реакции изменяются степени окисления следующих элементов:

• Фосфор (P) повышает степень окисления с $0$ (в простом веществе $P$) до $+5$ (в оксиде $P_2O_5$). Фосфор является восстановителем. $P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}$
• Хлор (Cl) понижает степень окисления с $+5$ (в хлорате калия $KClO_3$) до $-1$ (в хлориде калия $KCl$). Хлор является окислителем. $Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}$

Ответ: хлор (Cl) и фосфор (P).

в) 1. Уравнение $2K + 2H_2O = 2KOH + H_2$ является окислительно-восстановительной реакцией. В ходе реакции изменяются степени окисления следующих элементов:

• Калий (K) повышает степень окисления с $0$ (в простом веществе $K$) до $+1$ (в гидроксиде калия $KOH$). Калий является восстановителем. $K^0 - 1e^- \rightarrow K^{+1}$
• Водород (H) понижает степень окисления с $+1$ (в воде $H_2O$) до $0$ (в простом веществе $H_2$). Водород является окислителем. $2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Ответ: калий (K) и водород (H).

2. Уравнение $4NH_3 + 3O_2 = 2N_2 + 3H_2O$ (в задании, вероятно, опечатка в коэффициентах, сбалансированное уравнение: $4NH_3 + 3O_2 = 2N_2 + 6H_2O$) является окислительно-восстановительной реакцией. В ходе реакции изменяются степени окисления следующих элементов:

• Азот (N) повышает степень окисления с $-3$ (в аммиаке $NH_3$) до $0$ (в простом веществе $N_2$). Азот является восстановителем. $2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$
• Кислород (O) понижает степень окисления с $0$ (в простом веществе $O_2$) до $-2$ (в воде $H_2O$). Кислород является окислителем. $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$

Ответ: азот (N) и кислород (O).

3. Уравнение $2CuS + 3O_2 = 2CuO + 2SO_2$ является окислительно-восстановительной реакцией. В ходе реакции изменяются степени окисления следующих элементов:

• Сера (S) повышает степень окисления с $-2$ (в сульфиде меди(II) $CuS$) до $+4$ (в оксиде серы(IV) $SO_2$). Сера является восстановителем. $S^{-2} - 6e^- \rightarrow S^{+4}$
• Кислород (O) понижает степень окисления с $0$ (в простом веществе $O_2$) до $-2$ (в $CuO$ и $SO_2$). Кислород является окислителем. $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$

Ответ: сера (S) и кислород (O).

7-35. Из данного списка выберите схемы окислительно-восстановительных реакций, укажите окислитель и восстановитель:

а) $K_2Cr_2O_7 + K_2SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + H_2O$

б) $K_2CrO_4 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + K_2Cr_2O_7 + H_2O$

в) $KCrO_2 + Br_2 + KOH \rightarrow K_2CrO_4 + KBr + H_2O$

г) $KOH + H_2CrO_4 \rightarrow K_2CrO_4 + H_2O$

Окислительно-восстановительными (ОВР) называются реакции, в ходе которых изменяются степени окисления одного или нескольких элементов. Для определения, является ли реакция ОВР, необходимо расставить степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах.

а) $K_2Cr_2O_7 + K_2SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + H_2O$

Для того чтобы определить, является ли реакция окислительно-восстановительной, необходимо проанализировать изменение степеней окисления элементов.

Определим степени окисления элементов в реагентах:
В $K_2\overset{+6}{Cr_2}\overset{-2}{O_7}$ (дихромат калия): калий $K^{+1}$, кислород $O^{-2}$, следовательно, хром $Cr^{+6}$ $(2 \cdot (+1) + 2x + 7 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow 2x = 12 \Rightarrow x = +6)$.
В $K_2\overset{+4}{S}\overset{-2}{O_3}$ (сульфит калия): калий $K^{+1}$, кислород $O^{-2}$, следовательно, сера $S^{+4}$ $(2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +4)$.
В $H_2\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4}$ (серная кислота): водород $H^{+1}$, кислород $O^{-2}$, следовательно, сера $S^{+6}$.

Определим степени окисления элементов в продуктах:
В $K_2\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4}$ (сульфат калия): калий $K^{+1}$, кислород $O^{-2}$, сера $S^{+6}$.
В $\overset{+3}{Cr_2}(\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4})_3$ (сульфат хрома(III)): сульфат-ион $(SO_4)^{2-}$, в котором сера $S^{+6}$, следовательно, хром $Cr^{+3}$ $(2x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3)$.
В $H_2O$ (вода): водород $H^{+1}$, кислород $O^{-2}$.

Сравним степени окисления:
Хром изменил степень окисления с $+6$ (в $K_2Cr_2O_7$) на $+3$ (в $Cr_2(SO_4)_3$): $2Cr^{+6} + 6e^- \rightarrow 2Cr^{+3}$. Происходит процесс восстановления.
Сера из сульфита калия изменила степень окисления с $+4$ (в $K_2SO_3$) на $+6$ (в $K_2SO_4$): $S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$. Происходит процесс окисления.
Поскольку степени окисления хрома и серы изменились, данная реакция является окислительно-восстановительной.

Вещество, в котором элемент понижает свою степень окисления (принимает электроны), является окислителем. $K_2Cr_2O_7$ – окислитель (за счет $Cr^{+6}$).
Вещество, в котором элемент повышает свою степень окисления (отдает электроны), является восстановителем. $K_2SO_3$ – восстановитель (за счет $S^{+4}$).

Ответ: Реакция является окислительно-восстановительной. Окислитель – $K_2Cr_2O_7$, восстановитель – $K_2SO_3$.

б) $K_2CrO_4 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + K_2Cr_2O_7 + H_2O$

Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах.
В $K_2\overset{+6}{Cr}O_4$ (хромат калия): $Cr^{+6}$.
В $H_2\overset{+6}{S}O_4$ (серная кислота): $S^{+6}$.
В $K_2\overset{+6}{S}O_4$ (сульфат калия): $S^{+6}$.
В $K_2\overset{+6}{Cr_2}O_7$ (дихромат калия): $Cr^{+6}$.
Степени окисления всех элементов (K, Cr, O, H, S) в ходе реакции не изменяются. Эта реакция является переходом хромата в дихромат в кислой среде и относится к реакциям ионного обмена.

Ответ: Реакция не является окислительно-восстановительной.

в) $KCrO_2 + Br_2 + KOH \rightarrow K_2CrO_4 + KBr + H_2O$

Проанализируем изменение степеней окисления элементов.

Степени окисления в реагентах:
В $K\overset{+3}{Cr}\overset{-2}{O_2}$ (хромит калия): калий $K^{+1}$, кислород $O^{-2}$, следовательно, хром $Cr^{+3}$ $(+1 + x + 2 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +3)$.
В $\overset{0}{Br_2}$ (бром): бром $Br^0$.
В $KOH$ (гидроксид калия): $K^{+1}, O^{-2}, H^{+1}$.

Степени окисления в продуктах:
В $K_2\overset{+6}{Cr}\overset{-2}{O_4}$ (хромат калия): калий $K^{+1}$, кислород $O^{-2}$, следовательно, хром $Cr^{+6}$ $(2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +6)$.
В $K\overset{-1}{Br}$ (бромид калия): калий $K^{+1}$, следовательно, бром $Br^{-1}$.
В $H_2O$ (вода): $H^{+1}, O^{-2}$.

Сравним степени окисления:
Хром повышает степень окисления с $+3$ (в $KCrO_2$) до $+6$ (в $K_2CrO_4$): $Cr^{+3} - 3e^- \rightarrow Cr^{+6}$ (окисление).
Бром понижает степень окисления с $0$ (в $Br_2$) до $-1$ (в $KBr$): $Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1}$ (восстановление).
Так как происходит изменение степеней окисления, реакция является окислительно-восстановительной.

$KCrO_2$ (за счет $Cr^{+3}$) отдает электроны и является восстановителем.
$Br_2$ (за счет $Br^0$) принимает электроны и является окислителем.

Ответ: Реакция является окислительно-восстановительной. Окислитель – $Br_2$, восстановитель – $KCrO_2$.

г) $KOH + H_2CrO_4 \rightarrow K_2CrO_4 + H_2O$

Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах.
В $KOH$ (гидроксид калия): $K^{+1}, O^{-2}, H^{+1}$.
В $H_2\overset{+6}{Cr}O_4$ (хромовая кислота): $Cr^{+6}$.
В $K_2\overset{+6}{Cr}O_4$ (хромат калия): $Cr^{+6}$.
В $H_2O$ (вода): $H^{+1}, O^{-2}$.
Степени окисления всех элементов в ходе реакции не меняются. Это реакция нейтрализации между кислотой ($H_2CrO_4$) и основанием ($KOH$), которая не сопровождается переносом электронов.

Ответ: Реакция не является окислительно-восстановительной.

7-36. В данных переходах определите число электронов, приобретаемых или отдаваемых элементом, укажите процесс (окисление или восстановление):

а) $S^{0} \dots \to S^{+4}$

$Mn^{+7} \dots \to Mn^{+4}$

$Cr^{+3} \dots \to Cr^{+6}$

$Cl_{2}^{0} \dots \to 2Cl^{-1}$

$H_{2}^{0} \dots \to 2H^{+1}$

б) $O^{-1} \dots \to O^{-2}$

$S^{+6} \dots \to S^{-2}$

$P^{0} \dots \to P^{+5}$

$O_{2}^{-2} \dots \to 2O^{-2}$

$2F^{-1} \dots \to F_{2}^{0}$

в) $Cr^{+6} \dots \to Cr^{+3}$

$Cl^{+5} \dots \to Cl^{-1}$

$2Cl^{-1} \dots \to Cl_{2}^{0}$

$2I^{+5} \dots \to I_{2}^{0}$

$Cl_{2}^{0} \dots \to 2Cl^{+5}$

г) $N^{+5} \dots \to N^{+2}$

$N^{+5} \dots \to N^{-3}$

$N^{-3} \dots \to N^{+2}$

$2N^{-3} \dots \to N_{2}^{0}$

$Br_{2}^{0} \dots \to 2Br^{+1}$

Окисление – это процесс отдачи электронов, при котором степень окисления элемента повышается. Восстановление – это процесс присоединения электронов, при котором степень окисления элемента понижается.

a) Для перехода $S^0 \rightarrow S^{+4}$: степень окисления серы увеличивается с 0 до +4. Атом серы отдает 4 электрона ($S^0 - 4e^- \rightarrow S^{+4}$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 4 электрона, процесс окисления.

Для перехода $Mn^{+7} \rightarrow Mn^{+4}$: степень окисления марганца понижается с +7 до +4. Ион марганца приобретает 3 электрона ($Mn^{+7} + 3e^- \rightarrow Mn^{+4}$). Происходит процесс восстановления.

Ответ: приобретено 3 электрона, процесс восстановления.

Для перехода $Cr^{+3} \rightarrow Cr^{+6}$: степень окисления хрома увеличивается с +3 до +6. Ион хрома отдает 3 электрона ($Cr^{+3} - 3e^- \rightarrow Cr^{+6}$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 3 электрона, процесс окисления.

Для перехода $Cl_2^0 \rightarrow 2Cl^{-1}$: степень окисления хлора понижается с 0 до -1. Каждый атом хлора приобретает 1 электрон, следовательно, молекула $Cl_2$ приобретает 2 электрона ($Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$). Происходит процесс восстановления.

Ответ: приобретено 2 электрона, процесс восстановления.

Для перехода $H_2^0 \rightarrow 2H^{+1}$: степень окисления водорода увеличивается с 0 до +1. Каждый атом водорода отдает 1 электрон, следовательно, молекула $H_2$ отдает 2 электрона ($H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 2 электрона, процесс окисления.

б) Для перехода $O^{-1} \rightarrow O^{-2}$: степень окисления кислорода понижается с -1 до -2. Ион кислорода приобретает 1 электрон ($O^{-1} + 1e^- \rightarrow O^{-2}$). Происходит процесс восстановления.

Ответ: приобретен 1 электрон, процесс восстановления.

Для перехода $S^{+6} \rightarrow S^{-2}$: степень окисления серы понижается с +6 до -2. Ион серы приобретает 8 электронов ($S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}$). Происходит процесс восстановления.

Ответ: приобретено 8 электронов, процесс восстановления.

Для перехода $P^0 \rightarrow P^{+5}$: степень окисления фосфора увеличивается с 0 до +5. Атом фосфора отдает 5 электронов ($P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 5 электронов, процесс окисления.

Для перехода $O_2^0 \rightarrow 2O^{-2}$: степень окисления кислорода понижается с 0 до -2. Каждый атом кислорода приобретает 2 электрона, следовательно, молекула $O_2$ приобретает 4 электрона ($O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$). Происходит процесс восстановления.

Ответ: приобретено 4 электрона, процесс восстановления.

Для перехода $2F^{-1} \rightarrow F_2^0$: степень окисления фтора увеличивается с -1 до 0. Каждый ион фтора отдает 1 электрон, следовательно, два иона фтора отдают 2 электрона ($2F^{-1} - 2e^- \rightarrow F_2^0$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 2 электрона, процесс окисления.

в) Для перехода $Cr^{+6} \rightarrow Cr^{+3}$: степень окисления хрома понижается с +6 до +3. Ион хрома приобретает 3 электрона ($Cr^{+6} + 3e^- \rightarrow Cr^{+3}$). Происходит процесс восстановления.

Ответ: приобретено 3 электрона, процесс восстановления.

Для перехода $Cl^{+5} \rightarrow Cl^{-1}$: степень окисления хлора понижается с +5 до -1. Ион хлора приобретает 6 электронов ($Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}$). Происходит процесс восстановления.

Ответ: приобретено 6 электронов, процесс восстановления.

Для перехода $2Cl^{-1} \rightarrow Cl_2^0$: степень окисления хлора увеличивается с -1 до 0. Каждый ион хлора отдает 1 электрон, следовательно, два иона хлора отдают 2 электрона ($2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 2 электрона, процесс окисления.

Для перехода $2I^{-1} \rightarrow I_2^0$: степень окисления иода увеличивается с -1 до 0. Каждый ион иода отдает 1 электрон, следовательно, два иона иода отдают 2 электрона ($2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 2 электрона, процесс окисления.

Для перехода $Cl_2^0 \rightarrow 2Cl^{+5}$: степень окисления хлора увеличивается с 0 до +5. Каждый атом хлора отдает 5 электронов, следовательно, молекула $Cl_2$ отдает 10 электронов ($Cl_2^0 - 10e^- \rightarrow 2Cl^{+5}$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 10 электронов, процесс окисления.

г) Для перехода $N^{+5} \rightarrow N^{+2}$: степень окисления азота понижается с +5 до +2. Ион азота приобретает 3 электрона ($N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$). Происходит процесс восстановления.

Ответ: приобретено 3 электрона, процесс восстановления.

Для перехода $N^{+5} \rightarrow N^{-3}$: степень окисления азота понижается с +5 до -3. Ион азота приобретает 8 электронов ($N^{+5} + 8e^- \rightarrow N^{-3}$). Происходит процесс восстановления.

Ответ: приобретено 8 электронов, процесс восстановления.

Для перехода $N^{-3} \rightarrow N^{+2}$: степень окисления азота увеличивается с -3 до +2. Ион азота отдает 5 электронов ($N^{-3} - 5e^- \rightarrow N^{+2}$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 5 электронов, процесс окисления.

Для перехода $2N^{-3} \rightarrow N_2^0$: степень окисления азота увеличивается с -3 до 0. Каждый ион азота отдает 3 электрона, следовательно, два иона азота отдают 6 электронов ($2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 6 электронов, процесс окисления.

Для перехода $Br_2^0 \rightarrow 2Br^{+1}$: степень окисления брома увеличивается с 0 до +1. Каждый атом брома отдает 1 электрон, следовательно, молекула $Br_2$ отдает 2 электрона ($Br_2^0 - 2e^- \rightarrow 2Br^{+1}$). Происходит процесс окисления.

Ответ: отдано 2 электрона, процесс окисления.