ГДЗ Химия 9 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А., 2018, §7 ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Во всех упражнениях
красным цветом приводится решение,
а фиолетовым ― объяснение.
ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Какие реакции называют окислительно-восстановительными?
Реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов, образующих вещества, называются окислительно-восстановительными.

Упражнение 2. Как найти степень окисления атома химического элемента по формуле его соединения?
Степень окисления бинарных (двухэлементных) или трёхэлементных соединений можно найти, пользуясь такими правилами:
щелочные металлы, т е. химические элементы IA группы Периодической системы Д.И.Менделеева, всегда имеют степень окисления, равную +1;
― металлы IIА группы Периодической системы Д.И.Менделеева, всегда имеют степень окисления, равную +2;
― алюминий имеет степень окисления +3;
― фтор, имеет степень окисления -1;
― кислород, проявляющий в подавляющем большинстве соединений степень окисления -2;
― водород, имеющий в соединениях с большинством неметаллов степень окисления +1, а в соединениях с металлами — степень окисления -1;
― в простых веществах, которые образованы из атомов одного химического элемента, степень окисления равна нулю;
― сумма степеней окисления всех химических элементов в молекуле или формульной единице вещества равна нулю (вещество в целом электронейтрален).


Упражнение 3 Приведите формулы простых веществ, которые в химических реакциях проявляют свойства:
а) окислителя;
Сильные окислительные свойства наиболее проявляют типичные неметаллы, например, галогены: Cl2, Br2, I2, сера S, кислород O2.
б) восстановителя.
Сильные восстановительные свойства наиболее проявляют типичные металлы, например, калий K, натрий Na, магний Mg, алюминий Al, и некоторые неметаллы, например, водород Н2, углерод С.

Упражнение 4 Приведите формулы сложных веществ, которые в химических реакциях проявляют свойства:
а) окислителя;
Сильные окислительные свойства наиболее проявляют некоторые сложные вещества, содержащие химические элементы в максимально положительных степенях окисления (+ 5 ... + 7), следовательно увеличить её, то есть ещё больше окислить не могут. Например, H2SO4, HNO3, KMnO4, K2Cr2O7, поскольку их атомам отдавать следующие электроны энергетически невыгодно.
б) восстановителя.
Сильные восстановительные свойства наиболее проявляют соединения неметаллических элементов в максимально отрицательных степенях окисления (-4 ... -1), следовательно уменьшить её, то есть ещё больше восстановиться не могут. Например, H2S, NH3, HI, СН4, поскольку их атомы не могут принять больше электронов.

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Укажите схемы уравнений окислительно-восстановительных реакций. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления для выбранных вами уравнений.
а) К2O + Н2O → КОН
K2+O2- + H2+O2- → K+O-2H+. В результате реакции не происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов, образующих вещества, поэтому реакция не является окислительно-восстановительной.

б) К + Н2O → КОН + Н2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
К0 + Н2+1O → К+1ОН + Н20
K0 - 1е → K+1          |1|2|2 ―  процесс окисления
2H+1 + 2e → H20     |2|  |1  ―  процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы калия и водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 1 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 1 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов калия и водорода. Множители 2 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элемент калий изменил степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этого элемента в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулой двух соединений калия (K, KOH). Поскольку элемент водород изменил степень окисления не полностью (в правой части схемы имеется вещество КОН+1, в котором этот элемент имеет такую же степень окисления, как в исходной веществе), поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) только перед формулой водорода:
2К + Н2О → 2КОН + Н2
Подбираем коэффициенты для остальных соединений. Получим уравнение:

2К + 2Н2О = 2КОН + Н2
В приведённой реакции калий — восстановитель, а вода (за счёт атомов водорода в степени окисления +1) — окислитель.


в) FeСl3 + КОН Fe(ОН)3 + КСl
Fe+3Сl3- + К+О-2Н+ Fe+3-2Н+)3 + К+Сl-. В результате реакции не происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов, образующих вещества, поэтому реакция не является окислительно-восстановительной.

г) Сu + АgNO3 CuNO3 + Ag↓
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Сu0 + Аg+1NO3 → Cu+2(NO3)2 + Ag0
Cu0 - 2e → Cu+2        |2|2 |1   ―  процесс окисления
Ag+1 + 1e → Ag0        |1 |2   ―  процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы меди и серебра. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 1. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 1, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов меди и серебра. Множители 1 и 2 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулой двух соединений меди (Сu, Cu(NO3)2), и коэффициент 2  перед формулой двух соединений серебра (AgNO3, Ag).
Cu + 2АgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag↓.
В приведённой реакции медь — восстановитель, а соль нитрата серебра (I) (за счёт атомов серебра в степени окисления +1) — окислитель.

Упражнение 2. Определите, в каких схемах имеет место процесс окисления, в каких — восстановления. Укажите число отданных и принятых электронов.
а) 2Н+1 -> Н20;
+1 +2e -> Н20 процесс восстановления
Принятых электронов: два
б) Р0 -> Р+5;
Р0 -5е -> Р+5 процесс окисления
Отданных электронов: пять
в) S-2 -> S+4;
S-2 -6е -> S+4 процесс окисления
Отданных электронов: шесть
г) Сr+6 -> Сr+3;
Сr+6 +3е -> Сr+3 процесс восстановления
Принятых электронов: три
д) N-3 -> N+2;
N-3 -5е -> N+2 процесс окисления
Отданных электронов: пять
е) Fе+2 -> Fe+3;
+2 - 1е -> Fe+3; процесс окисления
Отданных электронов: один
ж) 2Сl-1 -> Сl20.
2Сl-1 -2e -> Сl20 процесс окисления
Отданных электронов: два

Упражнение 3. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответствующие следующим схемам превращений, определите окислители и восстановители:
а) СuО + NH Сu + N2 + Н2O
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Сu+2О + N-3H3 → Сu0 + N20 + Н2O
2N-3 - 6e → N20         |6|6|1 ―  процесс окисления
Сu+2 + 2e → Cu0       |2|  |3 ―  процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы азота и меди. Находим наименьшее общее кратное для чисел 6 и 2. Это число 6, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 6 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов азота и меди. Множители 1 и 3 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента меди в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 3 перед формулой двух соединений меди (CuO, Cu), а поскольку различным является индекс элемента азота ― ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем), поскольку относится к двум атомам азота, перед формулой азота.
3СuО + NH→ 3Сu + N2 + Н2O;
Подбираем коэффициенты для остальных соединений. Получим уравнение: 

3СuО + 2NH3 = 3Сu + N2 + 3Н2O
В приведённой реакции аммиак (за счёт атомов азота в степени окисления -3) — восстановитель, а оксид меди (II) (за счёт атомов меди в степени окисления +2) — окислитель.


б) НСl + MnO2 МnСl2 + Сl2 + Н2O
Схема окислительно-восстановительной реакции.
НСl-1 + Mn+4O2 → Мn+2Сl2 + Сl20 + Н2O
2Cl-1 - 2e → Cl20         |2|2|1 ― процесс окисления
Mn+4 + 2e → Mn+2      |2|  |1 ― процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы хлора и марганца. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов хлора и марганца. Множители 1 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку марганец изменил степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этого элемента в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулой двух соединений марганца (MnO2, MnCl2). Поскольку элемент хлор изменил степень окисления не полностью (в правой части схемы имеется вещество MgCl2-1, в котором этот элемент имеет такую же степень окисления, как в исходном веществе), поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) только перед формулой хлора:
НСl + MnO2→ МnСl2 + Сl2 + Н2О
Подбираем коэффициенты для остальных соединений. Получим уравнение: 

4HСl + MnO2 = МnСl2 + Сl2 + 2Н2O
В приведённой реакции соляная кислота (за счёт атомов хлора в степени окисления -1) — восстановитель, а оксид марганца (IV) (за счёт атомов марганца в степени окисления +4) — окислитель.

в) Si + NaОН + Н2O Na2SiO3 + Н2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Si0 + NaОН+1 + Н2+1O → Na2Si+4O3 + Н20
Si0 - 4e → Si+4        |4|4|1 ― процесс окисления
2H+1 + 2e → H20     |2|  |2 ― процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы кремния и водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 4 и 2. Это число 4, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 4 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов кремния и водорода. Множители 1 и 2 являются искомыми коэффициентами. Поскольку кремний изменил степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этого элемента в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулой двух соединений кремния (Si, Na2SiO3).  Поскольку элемент водород изменил степень окисления не полностью, поэтому ставим коэффициент 2 только перед перед формулой водорода:
Si + NaОН + Н2O → Na2SiO3 + 2Н2
Подбираем коэффициенты для остальных соединений. Получим уравнение: 

Si + 2NaОН + Н2O = Na2SiO3 + 2Н2
В приведённой реакции кремний — восстановитель, гидроксид натрия (за счёт атомов водорода в степени окисления +1) — окислитель.

г) Сu + НNO Сu(NO3)2 + NO + Н2O
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Сu0 + НN+5O3 → Сu+2(NO3)2 + N+2O + Н2O.
Cu0 - 2e → Cu+2      |2|6|3 ― процесс окисления
N+5 + 3e → N+2       |3| |2 ― процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы меди и азота. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 3. Это число 6, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 3, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов меди и азота. Множители 3 и 2 являются искомыми коэффициентами. Поскольку медь изменила степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этого элемента в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 3 перед формулой двух соединений меди (Cu, Cu(NO3)2).  Поскольку элемент азот изменил степень окисления не полностью (в правой части схемы имеется вещество Cu(N+5O3)2, в котором этот элемент имеет такую же степень окисления, как в исходном веществе), поэтому ставим коэффициент 2 только перед формулой NO:
3Сu + НNО3 -> 3Сu(NО3)2 + 2NО + Н2О
Подбираем коэффициенты для остальных соединений. Получим уравнение:

3Сu + 8НNО3 = 3Сu(NО3)2 + 2NО + 4Н2О
В приведённой реакции медь — восстановитель, азотная кислота (за счёт атомов азота в степени окисления +5) — окислитель.

Упражнение 4. Укажите коэффициент перед формулой восстановителя в уравнении окислительно-восстановительной реакции, схема которой: NН3 + O2 -> N2 + Н2O
Ответ: в приведённой реакции аммиак (за счёт атомов азота в степени окисления -3) — восстановитель, коэффициент перед аммиаком равен 4 в уравнении окислительно-восстановительной реакции:
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
Схема окислительно-восстановительной реакции.
N-3H3+1 + O20 → N20 + H2+1O-2;
Восстановитель 2N-3 - 6e → N20  |6|12|2― процесс окисления
Окислитель O20 + 4e → 2O-2       |4|  |3 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы азота и кислорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 6 и 4. Это число 12, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 6 и 4, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов азота и кислорода. Множители 2 и 3 являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулой азота, а коэффициент 3 ― кислорода:
NH3 + 3O2 → 2N2 + H2O
Подбираем коэффициенты для остальных соединений. Получим уравнение:
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O


Упражнение 5. Укажите, в какой из реакций сера выполняет роль восстановителя, а в какой — окислителя:
Составьте уравнения реакций, используя метод электронного баланса.
а) S + Al Al2S3
Схема окислительно-восстановительной реакции.
S0 + Al0 → Al2+3S3-2
Восстановитель Al0 - 3e → Al+3    |3|6|2 — процесс окисления
Окислитель S0 +2e → S-2              |2| |3 — процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы алюминия и серы. Находим наименьшее общее кратное для чисел 3 и 2. Это число 6, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 3, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов алюминия и серы. Множители 2 и 3 являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулой алюминия, а коэффициент 3  серы:
3S + 2Al = Al2S3
В приведённой реакции сера — окислитель, поскольку понижает свою степень окисления от 0 до -2.

б) S + НNO3 SO2 + NO2 + Н2O
Схема окислительно-восстановительной реакции.
S0 + НN+5O3 S+4O2 + N+4O2 + Н2O
Восстановитель S0 - 4e S+4    |4|4|1 — процесс окисления
Окислитель N+5 +1e N+4             |1| |4 — процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы серы и азота. Находим наименьшее общее кратное для чисел 4 и 1. Это число 4, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 4 и 1, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов серы и азота. Множители 1 и 4 являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и однаковыми являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами двух соединений серы (S, SO3), а коэффициент 4  двух соединений азота (HNO3, NO2):
S + 4НNO3 SO2 + 4NO2 + Н2O. 
Подбираем коэффициенты для остальных соединений. Получим уравнение:

S + 4НNO3 = SO2 + 4NO2 + 2Н2O.
В приведённой реакции сера — восстановитель, поскольку повышает свою степень окисления от 0 до +4

Упражнение 6. Укажите формулы веществ, которые в химических реакциях могут быть только окислителями, только восстановителями, а также проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства:
а) F2; Только окислителем
Отсутствуют промежуточные степени окисления, поскольку F не имеет – d- орбиталей.
б) Са; Только восстановителем
Вещества, содержащие химические элементы в низкой степени окисления (Са0), могут иметь только восстановительные свойства, поскольку атомы химических элементов в низшей ступени окисления способны только отдавать электроны.
в) HNO3; Только окислителем
Вещества, содержащие химические элементы в высшей степени окисления (H+1, N+5), могут иметь только окислительные свойства, так как атомы химических элементов в высшей степени окисления способны только принимать электроны.
г) P; Как окислителем, так и восстановителем
Вещества, содержащие химические элементы в промежуточной степени окисления (P0), могут иметь как окислительные, так и восстановительные свойства, поскольку атомы химических элементов в промежуточном степени окисления способны как принимать, так и отдавать электроны.
д) SO2. Как окислителем, так и восстановителем
Вещества, содержащие химические элементы в промежуточной степени окисления (S+4), могут иметь как окислительные, так и восстановительные свойства, поскольку атомы химических элементов в промежуточной степени окисления способны как принимать, так и отдавать электроны.
ВОЗМОЖНЫЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ
ГРУППА
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ
I
II
III
IV
V
VI
VII
Высшая
степень
окисления
+1
+2
+3
+4
+5
+6
кроме О
+7
кроме F
Промежуточная
степень
окисления



+2, 0
+3, 0
+4, +2, 0
+5, +3, +1, 0
Низшая степень
окисления
0
0
0
-4
-3
-2
-1

ВЫРАЗИТЕ МНЕНИЕ
Самый электроотрицательный элемент Периодической системы Д. И. Менделеева — фтор. Он способен отнимать электроны у атомов других химических элементов, но ни один элемент не в состоянии отнять электроны у фтора. Как следствие, в природе фтор существует только в виде соединений, в которых проявляет степень окисления -1. Тем не менее простое вещество фтор F2, в котором у атомов нулевая степень окисления, получено. Каким же образом удаётся окислить фторид-ионы? Выскажите свои предположения.
Окислить фторид-ионы можно с помощью электрического тока (электролизом расплава фторида калия):
KF → K+ + F-
Катод: K+ +1e→ K0   |1|2|2
Анод: 2F- -2e→ F20   |2|1
2K+ + 2F- → 2К0 + F20
или
2KF → 2К + F
2
%USERNAME%, оставишь комментарий?
Имя:*
E-Mail:


В каком классе вы учитесь?