Номер 8, страница 227 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

8. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

$C \xrightarrow{1} CaC_2 \xrightarrow{2} C_2H_2 \xrightarrow{3} CO_2 \xrightarrow{4} CO$.

Рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

1. $C \rightarrow CaC_2$

Для получения карбида кальция из углерода необходимо провести реакцию углерода (в виде кокса) с оксидом кальция при высокой температуре (в электропечах). Это промышленный способ получения карбида кальция.

Уравнение реакции: $CaO + 3C \xrightarrow{t^\circ} CaC_2 + CO\uparrow$.

Рассмотрение окислительно-восстановительных процессов:

Определим степени окисления элементов до и после реакции: $Ca^{+2}O^{-2} + 3\overset{0}{C} \rightarrow Ca^{+2}\overset{-1}{C_2} + \overset{+2}{C}O^{-2}$.

В этой реакции углерод выступает и как окислитель, и как восстановитель (реакция диспропорционирования).

Процесс восстановления: $2\overset{0}{C} + 2e^- \rightarrow \overset{-1}{C_2}$ (углерод является окислителем).

Процесс окисления: $\overset{0}{C} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{C}$ (углерод является восстановителем).

Следовательно, данная реакция является окислительно-восстановительной.

Ответ: $CaO + 3C \xrightarrow{t^\circ} CaC_2 + CO\uparrow$

2. $CaC_2 \rightarrow C_2H_2$

Ацетилен (этин) получают в результате реакции гидролиза карбида кальция, то есть при его взаимодействии с водой.

Уравнение реакции: $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$.

Рассмотрение окислительно-восстановительных процессов:

Определим степени окисления элементов: $\overset{+2}{Ca}\overset{-1}{C_2} + 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{-1}{C_2}\overset{+1}{H_2} + \overset{+2}{Ca}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2$.

В ходе реакции степени окисления всех химических элементов остаются неизменными: $Ca$ был и остался $+2$, $C$ был и остался $-1$, $H$ был и остался $+1$, $O$ был и остался $-2$.

Следовательно, данная реакция не является окислительно-восстановительной. Это реакция ионного обмена.

Ответ: $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

3. $C_2H_2 \rightarrow CO_2$

Превращение ацетилена в диоксид углерода происходит в результате реакции полного сгорания в избытке кислорода.

Уравнение реакции: $2C_2H_2 + 5O_2 \xrightarrow{t^\circ} 4CO_2 + 2H_2O$.

Рассмотрение окислительно-восстановительных процессов:

Определим степени окисления элементов: $2\overset{-1}{C_2}\overset{+1}{H_2} + 5\overset{0}{O_2} \rightarrow 4\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2} + 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$.

В ходе реакции изменяют свои степени окисления углерод и кислород.

Процесс окисления: $2\overset{-1}{C} - 10e^- \rightarrow 2\overset{+4}{C}$ (атомы углерода в ацетилене являются восстановителем).

Процесс восстановления: $\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ (молекулярный кислород является окислителем).

Это окислительно-восстановительная реакция.

Ответ: $2C_2H_2 + 5O_2 \xrightarrow{t^\circ} 4CO_2 + 2H_2O$

4. $CO_2 \rightarrow CO$

Для получения оксида углерода(II) из оксида углерода(IV) необходимо провести реакцию восстановления. В качестве восстановителя можно использовать углерод (раскаленный уголь).

Уравнение реакции: $CO_2 + C \xrightarrow{t^\circ} 2CO$.

Рассмотрение окислительно-восстановительных процессов:

Определим степени окисления элементов: $\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2} + \overset{0}{C} \rightarrow 2\overset{+2}{C}\overset{-2}{O}$.

В этой реакции один и тот же элемент (углерод) в разных степенях окисления ($+4$ и $0$) переходит в одну степень окисления ($+2$). Это реакция сопропорционирования.

Процесс восстановления: $\overset{+4}{C} + 2e^- \rightarrow \overset{+2}{C}$ ($CO_2$ является окислителем).

Процесс окисления: $\overset{0}{C} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{C}$ (углерод $C$ является восстановителем).

Это окислительно-восстановительная реакция.

Ответ: $CO_2 + C \xrightarrow{t^\circ} 2CO$