Номер 1, страница 44 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Основные химические свойства кислорода.

Кислород ($O$) — химический элемент 16-й группы второго периода периодической системы Д. И. Менделеева. Это самый распространенный элемент на Земле. В виде простого вещества $O_2$ он является сильным окислителем, уступая в электроотрицательности только фтору. Из-за высокой прочности двойной связи в молекуле $O=O$ (энергия связи 498 кДж/моль), реакции с участием кислорода часто требуют начального нагревания (активации), но затем протекают с выделением большого количества тепла и света (горение).

Взаимодействие с простыми веществами (металлами)

Кислород реагирует почти со всеми металлами, кроме благородных (золото $Au$, платина $Pt$). Продуктами реакции являются оксиды, пероксиды или супероксиды, в зависимости от активности металла и условий реакции.

• С щелочными металлами:
  Литий сгорает с образованием оксида: $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$.
  Натрий при горении образует пероксид: $2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$.
  Калий, рубидий и цезий образуют супероксиды (надпероксиды): $K + O_2 \rightarrow KO_2$.
• С щелочноземельными и другими активными металлами:
  При горении образуются оксиды. Например, горение магния сопровождается яркой вспышкой: $2Mg + O_2 \xrightarrow{t} 2MgO$.
• С металлами средней активности и малоактивными:
  Реакции обычно протекают при нагревании.
  Окисление меди: $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$.
  Горение железа в кислороде с образованием железной окалины: $3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$.

Ответ: Кислород взаимодействует с большинством металлов, образуя оксиды, пероксиды или супероксиды. Реакции, как правило, экзотермические и часто требуют нагревания для их начала.

Взаимодействие с простыми веществами (неметаллами)

Кислород реагирует с большинством неметаллов (кроме галогенов и инертных газов), образуя кислотные или несолеобразующие оксиды.

• С водородом:
  Смесь водорода и кислорода ("гремучий газ") взрывается при поджигании, образуя воду: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$.
• С углеродом:
  В зависимости от количества кислорода образуется угарный газ (недостаток $O_2$) или углекислый газ (избыток $O_2$):
  $2C + O_2 \xrightarrow{t} 2CO$.
  $C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$.
• С серой и фосфором:
  Горение серы: $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$.
  Горение фосфора (в избытке кислорода): $4P + 5O_2 \xrightarrow{t} 2P_2O_5$ (или $P_4O_{10}$).
• С азотом:
  Реакция эндотермическая и обратимая, протекает при очень высоких температурах (например, в электрическом разряде): $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$.

Ответ: Кислород окисляет большинство неметаллов с образованием оксидов; реакции обычно требуют высоких температур для инициирования.

Взаимодействие со сложными веществами

Кислород способен окислять множество сложных соединений. Эти реакции лежат в основе процессов горения, дыхания и промышленных синтезов.

• Горение органических и неорганических соединений:
  Большинство сложных веществ сгорают в кислороде. Продуктами являются оксиды составляющих их элементов.
  Горение метана: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$.
  Горение сероводорода: $2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$.
• Окисление низших оксидов до высших:
  Кислород может доокислять оксиды, в которых элемент проявляет не высшую степень окисления.
  $2CO + O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2$.
  $2SO_2 + O_2 \xrightarrow[V_2O_5]{t} 2SO_3$.
• Каталитическое окисление:
  Многие важные промышленные процессы являются каталитическим окислением кислородом.
  Окисление аммиака (производство азотной кислоты): $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow[Pt]{t} 4NO + 6H_2O$.

Ответ: Кислород взаимодействует со многими сложными веществами, вступая в реакции горения и окисления (в том числе каталитического), что приводит к образованию оксидов соответствующих элементов.