Номер 1, страница 115 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Вопросы в начале параграфа. Параграф 32. Химические свойства углерода. Адсорбция. Глава 6. Углерод и кремний - номер 1, страница 115.

Условие.

● Зная общие свойства неметаллов, постарайтесь охарактеризовать химические свойства углерода.

Решение.

Решение 2.

Углерод (C) — это химический элемент 14-й группы (IVА группы) второго периода периодической системы Д. И. Менделеева. Электронная конфигурация его атома $1s^22s^22p^2$. На внешнем энергетическом уровне находятся 4 валентных электрона. Это определяет способность углерода проявлять в соединениях различные степени окисления, как правило, от -4 до +4. Основываясь на общих свойствах неметаллов, можно охарактеризовать химические свойства углерода следующим образом:

Для углерода, как и для многих неметаллов, характерна окислительно-восстановительная двойственность. Он может как отдавать электроны, выступая в роли восстановителя, так и принимать их, являясь окислителем. Восстановительные свойства для углерода более характерны. При обычных условиях углерод химически инертен, но при нагревании его реакционная способность значительно возрастает.

Восстановительные свойства

Углерод проявляет восстановительные свойства в реакциях с более электроотрицательными элементами (кислородом, галогенами, серой) и со сложными веществами, являющимися сильными окислителями (оксидами металлов, концентрированными кислотами и др.).

1. Взаимодействие с кислородом. При горении углерода, в зависимости от количества кислорода, образуются разные оксиды:

При полном сгорании в избытке кислорода образуется оксид углерода(IV): $C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$ (степень окисления C +4).

При неполном сгорании в недостатке кислорода образуется оксид углерода(II): $2C + O_2 \xrightarrow{t} 2CO$ (степень окисления C +2).

2. Взаимодействие с другими неметаллами. При высоких температурах углерод реагирует с галогенами и серой:

$C + 2F_2 \rightarrow CF_4$ (фторид углерода(IV))

$C + 2S \xrightarrow{t} CS_2$ (дисульфид углерода)

3. Взаимодействие с оксидами. Углерод является важнейшим восстановителем в промышленности, особенно в металлургии для получения металлов из их оксидов:

$C + 2CuO \xrightarrow{t} 2Cu + CO_2$

$3C + Fe_2O_3 \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO$

$2C + SiO_2 \xrightarrow{1800-2000 ^\circ C} Si + 2CO$

4. Взаимодействие с водой и кислотами. При пропускании водяного пара через раскаленный уголь образуется водяной газ. Углерод также реагирует с концентрированными кислотами-окислителями при нагревании:

С водяным паром: $C + H_2O_{(г)} \xrightarrow{1000 ^\circ C} CO + H_2$

С концентрированной серной кислотой: $C + 2H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t} CO_2\uparrow + 2SO_2\uparrow + 2H_2O$

С концентрированной азотной кислотой: $C + 4HNO_3(конц.) \xrightarrow{t} CO_2\uparrow + 4NO_2\uparrow + 2H_2O$

Окислительные свойства

Окислительные свойства углерод проявляет в реакциях с металлами и менее электроотрицательными неметаллами, такими как водород и кремний. В этих реакциях углерод принимает электроны, понижая свою степень окисления.

1. Взаимодействие с металлами. При высоких температурах углерод реагирует с активными металлами с образованием карбидов:

$4Al + 3C \xrightarrow{t} Al_4C_3$ (карбид алюминия, степень окисления С равна -4)

$Ca + 2C \xrightarrow{t} CaC_2$ (карбид кальция (ацетиленид), степень окисления С равна -1)

2. Взаимодействие с водородом и кремнием.

С водородом реакция протекает при высоком давлении, температуре и в присутствии катализатора: $C + 2H_2 \xrightarrow{t, p, кат.} CH_4$ (метан, степень окисления С равна -4).

С кремнием при очень высокой температуре образуется карборунд: $C + Si \xrightarrow{t} SiC$ (карбид кремния, степень окисления С равна -4).

Ответ:

Химические свойства углерода, как типичного неметалла, характеризуются его окислительно-восстановительной двойственностью. Наиболее выражены восстановительные свойства, которые углерод проявляет при взаимодействии с кислородом, галогенами, серой, оксидами металлов и концентрированными кислотами-окислителями, образуя соединения со степенями окисления +2 и +4. Окислительные свойства проявляются слабее, в основном в реакциях с металлами и некоторыми неметаллами (водород, кремний), где углерод выступает в роли окислителя, образуя карбиды и другие соединения с отрицательными степенями окисления (от -1 до -4). При комнатной температуре углерод инертен, но его реакционная способность значительно возрастает при нагревании.