Номер 3, страница 65 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 4. Кислород и сера. Параграф 18. Свойства и применение серы. Вопросы в начале параграфа - номер 3, страница 65.

Условие.

● Какие химические свойства характерны для кислорода?

Решение.

Решение 2.

Кислород ($O_2$) — химически активный неметалл, расположенный в VI группе, 2-м периоде периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Является одним из самых сильных окислителей, уступая по электроотрицательности только фтору. Высокая химическая активность кислорода обусловливает разнообразие его химических свойств, в первую очередь — способность вступать в реакции со многими веществами. Эти реакции, как правило, являются окислительно-восстановительными, где кислород выступает в роли окислителя.

Основные химические свойства кислорода:

1. Взаимодействие с простыми веществами (металлами)

Кислород реагирует с подавляющим большинством металлов (кроме благородных, таких как золото $Au$ и платина $Pt$), образуя оксиды. Реакции обычно протекают при нагревании и являются экзотермическими (сопровождаются выделением тепла и света). Активные металлы (щелочные и щелочноземельные) могут образовывать также пероксиды и надпероксиды.

Примеры реакций:

• Горение магния с образованием оксида:

  $2Mg + O_2 \xrightarrow{t} 2MgO$

• Взаимодействие с железом (медленное окисление или ржавление):

  $4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3$

• Взаимодействие с натрием с образованием пероксида:

  $2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$

Ответ: Кислород реагирует с большинством металлов (кроме благородных), образуя оксиды, а с наиболее активными металлами — также пероксиды и надпероксиды. Эти реакции, как правило, экзотермические.

2. Взаимодействие с простыми веществами (неметаллами)

Кислород вступает в реакции со многими неметаллами (например, с углеродом, серой, фосфором, водородом), за исключением галогенов и инертных газов. Продуктами этих реакций являются оксиды неметаллов (кислотные или несолеобразующие). Для начала этих реакций, как правило, требуется нагревание.

Примеры реакций:

• Горение серы с образованием оксида серы(IV):

  $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

• Полное сгорание углерода с образованием оксида углерода(IV):

  $C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$

• Горение фосфора с образованием оксида фосфора(V):

  $4P + 5O_2 \xrightarrow{t} 2P_2O_5$

• Реакция с водородом с образованием воды (реакция "гремучего газа"):

  $2H_2 + O_2 \xrightarrow{t, катализатор} 2H_2O$

Ответ: Кислород взаимодействует при нагревании со многими неметаллами, образуя соответствующие оксиды.

3. Взаимодействие со сложными веществами

Кислород способен окислять множество сложных веществ. К таким реакциям относятся реакции горения и каталитического окисления.

• Горение сложных веществ. Большинство органических веществ, а также некоторые неорганические (например, сульфиды) сгорают в кислороде. При полном сгорании органических соединений, состоящих из углерода и водорода, образуются углекислый газ и вода.

  Пример горения метана:

  $CH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t} CO_2 + 2H_2O$

  Пример горения сульфида цинка:

  $2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2ZnO + 2SO_2$

• Окисление низших оксидов и других соединений. Кислород может доокислять соединения, в которых элемент проявляет не высшую степень окисления.

  Доокисление угарного газа:

  $2CO + O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2$

  Каталитическое окисление аммиака (стадия в производстве азотной кислоты):

  $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{t, Pt/Rh} 4NO + 6H_2O$

Ответ: Кислород вступает в реакции со сложными веществами, поддерживая горение (например, органических соединений) и окисляя соединения, в которых элементы находятся в промежуточных степенях окисления.

4. Роль окислителя

Во всех рассмотренных реакциях (кроме реакции с фтором) кислород выступает в роли окислителя, то есть он принимает электроны от другого элемента (восстановителя), понижая при этом свою степень окисления. В молекуле кислорода $O_2$ степень окисления равна 0, а в оксидах она составляет -2, в пероксидах -1.

Например, в реакции с медью:

$2\overset{0}{Cu} + \overset{0}{O_2} \rightarrow 2\overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O}$

Атомы кислорода приняли электроны от атомов меди.

Единственное соединение, где кислород проявляет положительную степень окисления (+2), — это фторид кислорода ($OF_2$), так как фтор является единственным элементом с большей электроотрицательностью.

Ответ: Ключевое химическое свойство кислорода — его сильная окислительная способность. В подавляющем большинстве реакций он выступает как окислитель, принимая электроны и понижая свою степень окисления.