Страница 224 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 36. Горение угля в кислороде

Поместите в ложечку для сжигания веществ кусочек древесного угля и раскалите его на пламени спиртовки. Внесите ложечку с раскалённым углём в колбу с кислородом (с этой целью получите его из пероксида водорода, используя оксид марганца (IV)). Каков характер пламени горящего угля? Запишите уравнение реакции, рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

Характер пламени горящего угля

При внесении предварительно раскаленного кусочка древесного угля в колбу с чистым кислородом, его спокойное тление на воздухе сменяется очень бурной и интенсивной реакцией. Уголь сгорает быстро и ярко, раскаляясь добела и разбрасывая снопы искр. Горение происходит практически без пламени, так как углерод — твердое вещество, а продукт реакции, углекислый газ, невидим. Яркое свечение вызвано высокой температурой, достигаемой в ходе реакции.

Ответ: Горение угля в кислороде происходит очень интенсивно, с ярким белым свечением, но без образования видимого пламени.

Уравнение реакции

Основной компонент древесного угля — это углерод (C). При его горении (взаимодействии с кислородом $O_2$ при высокой температуре) образуется диоксид углерода, или углекислый газ ($CO_2$). Это экзотермическая реакция, протекающая с выделением большого количества теплоты и света.

Уравнение реакции горения угля в кислороде:

$C_{\text{(тв)}} + O_{2\text{(г)}} \xrightarrow{t^\circ} CO_{2\text{(г)}} + Q$

Ответ: $C + O_2 \rightarrow CO_2$.

Окислительно-восстановительные процессы

Данная реакция является окислительно-восстановительной, так как в ее результате происходит изменение степеней окисления у реагирующих веществ.

Расставим степени окисления для каждого элемента в уравнении:

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

Атом углерода (C) повышает свою степень окисления с 0 до +4. Это означает, что он отдает электроны и подвергается процессу окисления. Вещество, отдающее электроны, является восстановителем.

Атомы кислорода (O) в молекуле $O_2$ понижают свою степень окисления с 0 до -2. Это означает, что они принимают электроны и подвергаются процессу восстановления. Вещество, принимающее электроны, является окислителем.

Составим схемы электронного баланса (полуреакции):
$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$ | 1 | окисление, восстановитель
$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 | восстановление, окислитель

Ответ: В реакции горения угля углерод (C) является восстановителем (окисляется, повышая степень окисления с 0 до +4), а кислород ($O_2$) является окислителем (восстанавливается, понижая степень окисления с 0 до -2).