Номер 475, страница 72 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

475. Какие из приведённых реакций являются окислительно-восстановительными:

а) $2\text{H}_2\text{S} + \text{H}_2\text{SO}_3 = 3\text{S} + 3\text{H}_2\text{O}$;

б) $\text{NaOH} + \text{HCl} = \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$;

в) $\text{NH}_4\text{NO}_2 = \text{N}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$;

г) $\text{CaCO}_3 = \text{CaO} + \text{CO}_2$;

д) $\text{Na}_2\text{O} + 2\text{HCl} = 2\text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$;

е) $\text{H}_2\text{S} + 2\text{HNO}_3 = \text{S} + 2\text{NO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}?$

Укажите окислитель и восстановитель.

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) являются реакции, в ходе которых происходит изменение степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Чтобы определить, является ли реакция ОВР, необходимо расставить степени окисления для всех элементов до и после реакции.

а) $2\stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{S} + \stackrel{+1}{H_2}\stackrel{+4}{S}\stackrel{-2}{O_3} = 3\stackrel{0}{S} + 3\stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{O}$

В этой реакции сера меняет свою степень окисления. Сера в сероводороде ($H_2S$) имеет степень окисления -2 и переходит в простое вещество серу ($S$) со степенью окисления 0 (процесс окисления: $S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$). Сера в сернистой кислоте ($H_2SO_3$) имеет степень окисления +4 и также переходит в простое вещество серу ($S$) со степенью окисления 0 (процесс восстановления: $S^{+4} + 4e^- \rightarrow S^0$). Так как степени окисления изменяются, реакция является окислительно-восстановительной. Вещество, в котором элемент отдает электроны (окисляется), является восстановителем – это $H_2S$. Вещество, в котором элемент принимает электроны (восстанавливается), является окислителем – это $H_2SO_3$.

Ответ: Реакция является окислительно-восстановительной. Окислитель – $H_2SO_3$ (за счет $S^{+4}$), восстановитель – $H_2S$ (за счет $S^{-2}$).

б) $\stackrel{+1}{Na}\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H} + \stackrel{+1}{H}\stackrel{-1}{Cl} = \stackrel{+1}{Na}\stackrel{-1}{Cl} + \stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{O}$

Проанализируем степени окисления всех элементов до и после реакции: Na был +1 и остался +1; O был -2 и остался -2; H был +1 и остался +1; Cl был -1 и остался -1. Поскольку ни один элемент не изменил свою степень окисления, эта реакция не является окислительно-восстановительной. Это реакция ионного обмена (реакция нейтрализации).

Ответ: Реакция не является окислительно-восстановительной.

в) $\stackrel{-3}{N}\stackrel{+1}{H_4}\stackrel{+3}{N}\stackrel{-2}{O_2} = \stackrel{0}{N_2} + 2\stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{O}$

В этой реакции азот меняет свою степень окисления. В нитрите аммония ($NH_4NO_2$) азот присутствует в двух разных степенях окисления: -3 в ионе аммония ($NH_4^+$) и +3 в нитрит-ионе ($NO_2^-$). Азот из иона аммония ($N^{-3}$) окисляется до молекулярного азота ($N_2^0$), повышая степень окисления ($2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$). Азот из нитрит-иона ($N^{+3}$) восстанавливается до молекулярного азота ($N_2^0$), понижая степень окисления ($2N^{+3} + 6e^- \rightarrow N_2^0$). Так как степени окисления изменяются, реакция является окислительно-восстановительной (внутримолекулярной). В данном случае одно и то же вещество, $NH_4NO_2$, является и окислителем (за счет атома азота в степени окисления +3), и восстановителем (за счет атома азота в степени окисления -3).

Ответ: Реакция является окислительно-восстановительной. Окислитель и восстановитель – $NH_4NO_2$ (окислитель за счет $N^{+3}$, восстановитель за счет $N^{-3}$).

г) $\stackrel{+2}{Ca}\stackrel{+4}{C}\stackrel{-2}{O_3} = \stackrel{+2}{Ca}\stackrel{-2}{O} + \stackrel{+4}{C}\stackrel{-2}{O_2}$

В этой реакции степени окисления всех элементов остаются неизменными: Ca был +2 и остался +2; C был +4 и остался +4; O был -2 и остался -2. Это реакция разложения, она не является окислительно-восстановительной.

Ответ: Реакция не является окислительно-восстановительной.

д) $\stackrel{+1}{Na_2}\stackrel{-2}{O} + 2\stackrel{+1}{H}\stackrel{-1}{Cl} = 2\stackrel{+1}{Na}\stackrel{-1}{Cl} + \stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{O}$

В этой реакции степени окисления всех элементов остаются неизменными: Na был +1 и остался +1; O был -2 и остался -2; H был +1 и остался +1; Cl был -1 и остался -1. Это реакция ионного обмена, она не является окислительно-восстановительной.

Ответ: Реакция не является окислительно-восстановительной.

е) $\stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{S} + 2\stackrel{+1}{H}\stackrel{+5}{N}\stackrel{-2}{O_3} = \stackrel{0}{S} + 2\stackrel{+4}{N}\stackrel{-2}{O_2} + 2\stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{O}$

В этой реакции сера и азот меняют свои степени окисления. Сера в сероводороде ($H_2S$) имеет степень окисления -2 и окисляется до простого вещества серы ($S$) со степенью окисления 0 ($S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$). Азот в азотной кислоте ($HNO_3$) имеет степень окисления +5 и восстанавливается до оксида азота(IV) ($NO_2$) со степенью окисления +4 ($N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$). Так как степени окисления изменяются, реакция является окислительно-восстановительной. Восстановителем является $H_2S$, а окислителем – $HNO_3$.

Ответ: Реакция является окислительно-восстановительной. Окислитель – $HNO_3$ (за счет $N^{+5}$), восстановитель – $H_2S$ (за счет $S^{-2}$).