Номер 3, страница 190 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

3. Напишите уравнения реакций, характеризующих свойства разбавленной серной кислоты как электролита. Какое свойство является окислительно-восстановительным процессом? Какие реакции можно отнести к реакциям ионного обмена? Рассмотрите их с точки зрения теории электролитической диссоциации.

Разбавленная серная кислота ($H_2SO_4$) является сильным электролитом, так как в водном растворе она практически полностью диссоциирует на ионы:

$H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

Свойства разбавленной серной кислоты как электролита (в частности, свойства типичной сильной кислоты) обусловлены наличием в растворе катионов водорода $H^+$. Ниже приведены уравнения реакций, характеризующие эти свойства.

1. Взаимодействие с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода. Пример с цинком (Zn):
$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

2. Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами. Пример с оксидом меди(II) (CuO):
$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

3. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации). Пример с гидроксидом натрия (NaOH):
$2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

4. Взаимодействие с солями, образованными более слабыми кислотами. Пример с карбонатом натрия ($Na_2CO_3$):
$Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Какое свойство является окислительно-восстановительным процессом?

Окислительно-восстановительным процессом (ОВР) является реакция взаимодействия разбавленной серной кислоты с металлами, стоящими в ряду активности до водорода. В ходе этой реакции происходит изменение степеней окисления атомов. В качестве окислителя выступают ионы водорода $H^+$.

Рассмотрим на примере реакции с цинком:

$Zn^0 + H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} \rightarrow Zn^{+2}S^{+6}O_4^{-2} + H_2^0 \uparrow$

В этой реакции цинк повышает свою степень окисления с 0 до +2, являясь восстановителем (процесс окисления):
$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$

А ионы водорода понижают свою степень окисления с +1 до 0, являясь окислителем (процесс восстановления):
$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Ответ: Окислительно-восстановительным процессом является реакция разбавленной серной кислоты с активными металлами, например, с цинком, где окислителем выступают ионы водорода $H^+$.

Какие реакции можно отнести к реакциям ионного обмена? Рассмотрите их с точки зрения теории электролитической диссоциации.

К реакциям ионного обмена относятся реакции, которые протекают без изменения степеней окисления элементов. Из рассмотренных примеров это реакции с оксидом меди(II), гидроксидом натрия и карбонатом натрия.

Согласно теории электролитической диссоциации (ТЭД), реакции ионного обмена в растворах протекают до конца, если в результате образуется слабодиссоциирующее вещество (например, вода), нерастворимое вещество (осадок) или газообразное вещество.

1. Реакция с оксидом меди(II):
Молекулярное уравнение: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$
Полное ионное уравнение: $CuO(тв) + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O$
Сокращенное ионное уравнение: $CuO(тв) + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$
Реакция идет, так как ионы водорода связываются с оксидом, образуя слабый электролит — воду.

2. Реакция с гидроксидом натрия:
Молекулярное уравнение: $2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
Полное ионное уравнение: $2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$
Сокращенное ионное уравнение: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$
Реакция идет, так как ионы $H^+$ и $OH^-$ связываются в молекулы воды.

3. Реакция с карбонатом натрия:
Молекулярное уравнение: $Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$
Полное ионное уравнение: $2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + H_2O + CO_2 \uparrow$
Сокращенное ионное уравнение: $2H^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$
Реакция идет, так как образуется неустойчивая угольная кислота, которая разлагается на воду и углекислый газ.

Ответ: К реакциям ионного обмена можно отнести взаимодействия разбавленной серной кислоты с оксидом меди(II), гидроксидом натрия и карбонатом натрия. Согласно ТЭД, эти реакции протекают, потому что в их результате образуются малодиссоциирующие (вода) и/или газообразные ($CO_2$) вещества, что смещает равновесие в сторону продуктов реакции.