Номер 6, страница 106, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Сравните реакции щелочных металлов с водой и кислотами. Составьте уравнения соответствующих реакций и покажите переход электронов.

Решение

Щелочные металлы — это элементы главной подгруппы I группы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr). Они обладают очень высокой химической активностью, которая возрастает в группе сверху вниз от лития к цезию. Являясь сильными восстановителями, они бурно реагируют со многими веществами, в том числе с водой и кислотами.

Сравнение реакций щелочных металлов с водой и кислотами

Сходства:

• И в реакции с водой, и в реакции с кислотами щелочные металлы выступают в роли сильного восстановителя, а окислителем является ион водорода $H^+$.

• Обе реакции являются окислительно-восстановительными процессами, в ходе которых щелочной металл (Me) окисляется от степени окисления 0 до +1, а водород восстанавливается от +1 до 0.

• Общим продуктом обеих реакций является газообразный водород ($H_2$).

• Обе реакции — экзотермические, то есть протекают с выделением значительного количества теплоты. Выделяющееся тепло часто приводит к воспламенению водорода, что делает реакции взрывоопасными.

Различия:

Интенсивность реакции: Реакции с кислотами протекают намного быстрее и энергичнее, чем с водой. Это связано с тем, что концентрация окислителя — ионов водорода $H^+$ — в растворах кислот на много порядков выше, чем в нейтральной воде.

Продукты реакции: Помимо водорода, при взаимодействии с водой образуется соответствующий гидроксид металла (щёлочь), а при взаимодействии с кислотой — соль данной кислоты.

Уравнения реакций и переход электронов

Рассмотрим примеры реакций для натрия (Na).

Реакция с водой

При попадании в воду натрий бурно реагирует, образуя гидроксид натрия (щёлочь) и водород.

Уравнение реакции:

$2Na + 2H_2o \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

Электронный баланс (переход электронов):

$Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^{+1}$ | 2 | процесс окисления (Na – восстановитель)

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 1 | процесс восстановления ($H^+$ в $H_2O$ – окислитель)

Реакция с кислотой

При взаимодействии с кислотами (например, с соляной кислотой HCl) реакция протекает ещё более бурно, часто со взрывом. Продуктами являются соль (хлорид натрия) и водород.

Уравнение реакции:

$2Na + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2 \uparrow$

Электронный баланс (переход электронов):

$Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^{+1}$ | 2 | процесс окисления (Na – восстановитель)

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 1 | процесс восстановления ($H^+$ в $HCl$ – окислитель)

Ответ: Реакции щелочных металлов с водой и кислотами схожи тем, что являются окислительно-восстановительными, экзотермическими и в обеих выделяется водород. В обоих случаях щелочной металл (Me) является восстановителем ($Me^0 \rightarrow Me^{+1}$), а ион водорода – окислителем ($2H^{+} \rightarrow H_2^0$). Основные различия заключаются в интенсивности (реакция с кислотами протекает значительно более бурно) и в продуктах: с водой образуется щёлочь ($2Na + 2H_2o \rightarrow 2NaOH + H_2$), а с кислотой – соль ($2Na + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2$). Переход электронов в обоих случаях описывается полуреакциями: $Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^{+1}$ (окисление) и $2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (восстановление).