Номер 3, страница 93 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

3. Почему аммиак в окислительно-восстановительных реакциях проявляет свойства восстановителя?

Решение

Окислительно-восстановительные свойства вещества определяются способностью атомов в его составе изменять свою степень окисления. Восстановителем в окислительно-восстановительной реакции (ОВР) является частица (атом, ион или молекула), которая отдает электроны, в результате чего ее степень окисления повышается. Окислителем является частица, которая принимает электроны, понижая свою степень окисления.

В молекуле аммиака ($NH_3$) степень окисления водорода равна $+1$. Поскольку молекула в целом электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Отсюда можно найти степень окисления азота ($x$):

$x + 3 \cdot (+1) = 0 \implies x = -3$

Азот — это элемент 15-й группы (VА-группы) периодической системы. Его возможные степени окисления находятся в диапазоне от $-3$ до $+5$. Степень окисления $-3$ является для азота низшей. Это означает, что атом азота в аммиаке уже принял максимальное для себя число электронов и не может принимать их дальше. Следовательно, в окислительно-восстановительных реакциях он может только отдавать электроны, то есть повышать свою степень окисления (например, до $0$, $+2$, $+4$ и т.д.).

Поскольку аммиак содержит атом в его низшей степени окисления, он может проявлять исключительно восстановительные свойства.

Рассмотрим в качестве примера реакцию каталитического окисления аммиака — одну из стадий промышленного получения азотной кислоты:

$4\overset{-3}{N}H_3 + 5\overset{0}{O}_2 \xrightarrow{Pt, 800-900^{\circ}C} 4\overset{+2}{N}O + 6H_2O$

В этой реакции азот повышает свою степень окисления с $-3$ до $+2$, отдавая электроны, то есть аммиак выступает в роли восстановителя.

$N^{-3} - 5e^- \rightarrow N^{+2}$ | 4 (процесс окисления)

Кислород понижает свою степень окисления с $0$ до $-2$, принимая электроны, то есть является окислителем.

$O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 5 (процесс восстановления)

Ответ: Аммиак ($NH_3$) в окислительно-восстановительных реакциях проявляет свойства восстановителя, потому что атом азота в его составе находится в своей низшей возможной степени окисления ($-3$). В ходе химических реакций такой атом может только отдавать электроны, повышая свою степень окисления, что и определяет его роль как восстановителя.