Номер 8, страница 64 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

8. Для азота характерны следующие степени окисления: $ +5 $, $ +4 $, $ +3 $, $ +2 $, $ +1 $, $ 0 $, $ -1 $, $ -2 $, $ -3 $. Какие свойства — окислительные или восстановительные — выражены у азота в каждой из этих степеней окисления?

Решение

Окислительно-восстановительные свойства химического элемента напрямую зависят от его степени окисления в соединении. Общий принцип таков:

Атом элемента в высшей степени окисления может только принимать электроны, понижая свою степень окисления. Следовательно, он выступает только в роли окислителя.

Атом элемента в низшей степени окисления может только отдавать электроны, повышая свою степень окисления. Следовательно, он выступает только в роли восстановителя.

Атом элемента в промежуточной степени окисления может как принимать, так и отдавать электроны. Следовательно, он может быть как окислителем, так и восстановителем (проявляет окислительно-восстановительную двойственность).

Для азота (N), который находится в 15-й группе (VА) периодической системы, высшая степень окисления равна номеру группы (+5), а низшая определяется как (номер группы - 8), то есть 5 - 8 = -3. Диапазон степеней окисления для азота: от -3 до +5. Рассмотрим каждую из указанных степеней окисления.

Степень окисления +5

Это высшая степень окисления для азота. Атом азота в этой степени окисления уже отдал все свои валентные электроны и может только их принимать, понижая степень окисления (например, $N^{+5} + 2e^{-} \rightarrow N^{+3}$). Поэтому азот со степенью окисления +5 является только окислителем. Примеры: $HNO_3, N_2O_5$.

Ответ: только окислительные свойства.

Степень окисления +4

Это промежуточная степень окисления. Азот может как понижать степень окисления, выступая окислителем (например, $2\overset{+4}{N}O_2 + H_2O \rightarrow H\overset{+5}{N}O_3 + H\overset{+3}{N}O_2$, здесь $NO_2$ и окислитель, и восстановитель), так и повышать ее до +5, выступая восстановителем (например, $2\overset{+4}{N}O_2 + O_3 \rightarrow \overset{+5}{N_2}O_5 + O_2$). Следовательно, проявляет и окислительные, и восстановительные свойства.

Ответ: и окислительные, и восстановительные свойства.

Степень окисления +3

Это промежуточная степень окисления. Азот может как принимать электроны (быть окислителем), так и отдавать их (быть восстановителем). Например, $2H\overset{+3}{N}O_2 + 2HI \rightarrow 2\overset{+2}{N}O + I_2 + 2H_2O$ (окислитель), $5H\overset{+3}{N}O_2 + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 \rightarrow 5H\overset{+5}{N}O_3 + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 3H_2O$ (восстановитель). Проявляет и окислительные, и восстановительные свойства.

Ответ: и окислительные, и восстановительные свойства.

Степень окисления +2

Это промежуточная степень окисления. Азот проявляет и окислительные, и восстановительные свойства. Например, $2\overset{+2}{N}O + O_2 \rightarrow 2\overset{+4}{N}O_2$ (восстановитель), $2\overset{+2}{N}O + 2H_2 \rightarrow \overset{0}{N_2} + 2H_2O$ (окислитель).

Ответ: и окислительные, и восстановительные свойства.

Степень окисления +1

Это промежуточная степень окисления. Азот проявляет и окислительные, и восстановительные свойства. Пример: $\overset{+1}{N_2}O + H_2 \rightarrow \overset{0}{N_2} + H_2O$ (окислитель), $\overset{+1}{N_2}O + O_3 \rightarrow 2\overset{+2}{N}O + O_2$ (восстановитель).

Ответ: и окислительные, и восстановительные свойства.

Степень окисления 0

Это степень окисления азота в простом веществе $N_2$. Является промежуточной. Азот может как понизить степень окисления (быть окислителем), например, в реакции с водородом: $\overset{0}{N_2} + 3H_2 \rightarrow 2\overset{-3}{N}H_3$, так и повысить ее (быть восстановителем), например, в реакции с кислородом: $\overset{0}{N_2} + O_2 \rightarrow 2\overset{+2}{N}O$. Проявляет и окислительные, и восстановительные свойства.

Ответ: и окислительные, и восстановительные свойства.

Степень окисления -1

Это промежуточная степень окисления. Азот в этой степени окисления (например, в гидроксиламине $NH_2OH$) может как повышать, так и понижать ее, то есть проявляет и окислительные, и восстановительные свойства.

Ответ: и окислительные, и восстановительные свойства.

Степень окисления -2

Это промежуточная степень окисления. Азот в этой степени окисления (например, в гидразине $N_2H_4$) может как повышать, так и понижать ее, то есть проявляет и окислительные, и восстановительные свойства.

Ответ: и окислительные, и восстановительные свойства.

Степень окисления -3

Это низшая степень окисления для азота. Атом азота принял максимально возможное число электронов и может их только отдавать, повышая свою степень окисления (например, $\overset{-3}{N}H_3 \rightarrow \overset{0}{N_2}, \overset{+2}{N}O$). Поэтому азот со степенью окисления -3 является только восстановителем. Примеры: $NH_3, Mg_3N_2$.

Ответ: только восстановительные свойства.