Номер 3, страница 234 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

3. Напишите уравнения реакций, характеризующие свойства оксида углерода (IV). Рассмотрите взаимодействие оксида углерода (IV) с магнием как окислительно-восстановительный процесс.

Оксид углерода (IV), или углекислый газ ($CO_2$), является типичным кислотным оксидом. Он также может проявлять окислительные свойства, вступая в реакции с сильными восстановителями.

Уравнения реакций, характеризующие свойства оксида углерода (IV)

1. Как кислотный оксид:

• Взаимодействие с водой с образованием слабой угольной кислоты:

  $CO_2 + H_2O \leftrightarrows H_2CO_3$

• Взаимодействие с основными оксидами с образованием солей (карбонатов):

  $CO_2 + CaO \rightarrow CaCO_3$

• Взаимодействие со щелочами (растворимыми основаниями). Продукт реакции зависит от соотношения реагентов:

  При избытке щелочи образуется средняя соль:

  $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

  При избытке оксида углерода (IV) образуется кислая соль:

  $CO_2 + NaOH \rightarrow NaHCO_3$

2. Окислительные свойства:

• Взаимодействие с активными металлами. Например, магний горит в углекислом газе, восстанавливая углерод:

  $2Mg + CO_2 \xrightarrow{t} 2MgO + C$

• Взаимодействие с раскаленным углем (коксом) с образованием угарного газа:

  $C + CO_2 \xrightarrow{t} 2CO$

Ответ: Свойства оксида углерода (IV) характеризуются реакциями, в которых он выступает в роли кислотного оксида (взаимодействие с водой: $CO_2 + H_2O \leftrightarrows H_2CO_3$; с основными оксидами: $CO_2 + CaO \rightarrow CaCO_3$; со щелочами: $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$) и в роли окислителя (взаимодействие с активными металлами: $2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C$).

Взаимодействие оксида углерода (IV) с магнием как окислительно-восстановительный процесс

Рассмотрим реакцию между оксидом углерода (IV) и магнием:

$2Mg + CO_2 \xrightarrow{t} 2MgO + C$

Для анализа этого процесса определим степени окисления элементов до и после реакции:

$2\overset{0}{Mg} + \overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2} \rightarrow 2\overset{+2}{Mg}\overset{-2}{O} + \overset{0}{C}$

Изменения степеней окисления:

• Магний ($Mg$) изменил степень окисления с $0$ до $+2$.
• Углерод ($C$) изменил степень окисления с $+4$ до $0$.

Составим схемы процессов окисления и восстановления (электронный баланс):

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$ | $2$ | процесс окисления

$C^{+4} + 4e^- \rightarrow C^0$ | $1$ | процесс восстановления

Магний ($Mg^0$) отдает электроны и окисляется, следовательно, он является восстановителем.

Углерод ($C^{+4}$) в составе оксида углерода (IV) принимает электроны и восстанавливается, следовательно, оксид углерода (IV) ($CO_2$) является окислителем.

Ответ: В реакции $2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C$ магний ($Mg$) является восстановителем, так как его степень окисления повышается с $0$ до $+2$ (процесс окисления). Оксид углерода (IV) ($CO_2$) является окислителем, так как степень окисления углерода в его составе понижается с $+4$ до $0$ (процесс восстановления).