Номер 1, страница 39 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

С какими веществами взаимодействует кислород?

Найти:

Вещества, с которыми вступает в химическое взаимодействие кислород.

Решение:

Кислород ($O_2$) — это химически активный неметалл, который является сильным окислителем. Он реагирует с подавляющим большинством простых и сложных веществ. Реакции с кислородом, как правило, экзотермические (протекают с выделением тепла) и часто сопровождаются свечением (горение).

Рассмотрим основные классы веществ, с которыми взаимодействует кислород.

1. Взаимодействие с простыми веществами

Кислород реагирует почти со всеми простыми веществами, за редкими исключениями.

• С металлами. При взаимодействии образуются оксиды. Реакции с активными металлами (щелочными, щелочноземельными) могут приводить к образованию пероксидов или надпероксидов. Большинство реакций требует нагревания, но с активными металлами идет и при комнатной температуре.

  Примеры:

  • Горение магния: $2Mg + O_2 \xrightarrow{t} 2MgO$

  • Взаимодействие с натрием с образованием пероксида: $2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$

  • Окисление меди при нагревании: $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

  • Горение железа в кислороде: $3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$ (железная окалина)

  Кислород не реагирует напрямую с благородными металлами, такими как золото ($Au$), платина ($Pt$).

• С неметаллами. В результате реакций образуются оксиды неметаллов (кислотные или несолеобразующие).

  Примеры:

  • Горение серы: $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$ (оксид серы(IV))

  • Горение фосфора: $4P + 5O_2 \xrightarrow{t} 2P_2O_5$ (оксид фосфора(V))

  • Горение углерода: $C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$ (при избытке $O_2$)

  • Взаимодействие с водородом: $2H_2 + O_2 \xrightarrow{t} 2H_2O$

  • Взаимодействие с азотом (только при высокой температуре, ~2000°C, или в электрическом разряде): $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$

  Кислород не реагирует напрямую с галогенами (фтор, хлор, бром, иод) и инертными (благородными) газами (гелий, неон, аргон).

2. Взаимодействие со сложными веществами

Кислород окисляет множество сложных веществ, как неорганических, так и органических.

• С оксидами низших степеней окисления. Кислород может доокислять оксиды, в которых элемент находится в промежуточной степени окисления.

  Примеры:

  • Окисление угарного газа: $2CO + O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2$

  • Окисление оксида серы(IV) (стадия производства серной кислоты): $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$ (катализатор $V_2O_5$)

• С бинарными соединениями (сульфидами, гидридами, карбидами и др.).

  Примеры:

  • Обжиг сульфидов металлов (металлургия): $2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2ZnO + 2SO_2$

  • Горение сероводорода: $2H_2S + 3O_2 \xrightarrow{t} 2H_2O + 2SO_2$

  • Горение аммиака (производство азотной кислоты): $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{kat, t} 4NO + 6H_2O$

• С органическими веществами. Практически все органические вещества горят или окисляются кислородом. При полном сгорании, как правило, образуются углекислый газ и вода.

  Примеры:

  • Горение метана: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

  • Горение этанола: $C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$

  • Клеточное дыхание (окисление глюкозы): $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O$

Ответ:

Кислород взаимодействует с большинством известных веществ, в том числе:

1. С простыми веществами: почти со всеми металлами (например, $Na, Mg, Fe, Cu$) и неметаллами (например, $H_2, C, S, P$). Исключение составляют благородные металлы, галогены и инертные газы.

2. Со сложными веществами: с неорганическими соединениями, содержащими элементы в низших или промежуточных степенях окисления (например, $CO, SO_2, H_2S, NH_3$), и практически со всеми органическими соединениями (метан, спирты, сахара и т.д.), которые вступают с кислородом в реакции горения или окисления.