Номер 8, страница 158 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

8. Докажите, что фосфор выполняет функцию восстановителя в первой реакции и окислителя — во второй:

1) $P + O_2 \to P_2O_5$;

2) $P + Ca \to Ca_3P_2$.

Чтобы доказать, что фосфор является восстановителем в первой реакции и окислителем во второй, необходимо проанализировать изменение степеней окисления атомов фосфора в каждой из реакций.

1) P + O₂ → P₂O₅

Сначала уравняем реакцию: $4P + 5O₂ \rightarrow 2P₂O₅$.

Теперь определим степени окисления элементов до и после реакции.

В левой части уравнения фосфор ($P$) и кислород ($O₂$) являются простыми веществами, поэтому их степени окисления равны 0. $\stackrel{0}{P} + \stackrel{0}{O_2} \rightarrow \stackrel{+5}{P_2}\stackrel{-2}{O_5}$

В правой части уравнения в оксиде фосфора(V) ($P₂O₅$) кислород имеет стандартную степень окисления -2. Степень окисления фосфора (обозначим за $x$) можно рассчитать из условия электронейтральности молекулы:

$2 \cdot x + 5 \cdot (-2) = 0$

$2x - 10 = 0$

$x = +5$

В ходе реакции степень окисления фосфора изменилась с 0 до +5 ($P^0 \rightarrow P^{+5}$), а степень окисления кислорода — с 0 до -2 ($O^0 \rightarrow O^{-2}$).

Восстановитель — это атом, молекула или ион, который отдает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции, при этом его степень окисления повышается. Окислитель — это атом, молекула или ион, который принимает электроны, при этом его степень окисления понижается.

В данной реакции фосфор отдает 5 электронов ($P^0 - 5e⁻ \rightarrow P^{+5}$), его степень окисления повышается, следовательно, он выполняет функцию восстановителя. Кислород принимает электроны ($O_2^0 + 4e⁻ \rightarrow 2O^{-2}$), его степень окисления понижается, он является окислителем.

Ответ: в реакции $4P + 5O₂ \rightarrow 2P₂O₅$ фосфор повышает свою степень окисления с 0 до +5, отдавая электроны, и поэтому является восстановителем.

2) P + Ca → Ca₃P₂

Уравняем данную реакцию: $2P + 3Ca \rightarrow Ca₃P₂$.

Определим степени окисления элементов до и после реакции.

В левой части уравнения фосфор ($P$) и кальций ($Ca$) — это простые вещества, их степени окисления равны 0. $\stackrel{0}{P} + \stackrel{0}{Ca} \rightarrow \stackrel{+2}{Ca_3}\stackrel{-3}{P_2}$

В правой части уравнения в фосфиде кальция ($Ca₃P₂$) кальций является щелочноземельным металлом и имеет постоянную степень окисления +2. Степень окисления фосфора (обозначим за $y$) рассчитываем аналогично:

$3 \cdot (+2) + 2 \cdot y = 0$

$6 + 2y = 0$

$y = -3$

В ходе реакции степень окисления фосфора изменилась с 0 до -3 ($P^0 \rightarrow P^{-3}$), а степень окисления кальция — с 0 до +2 ($Ca^0 \rightarrow Ca^{+2}$).

Фосфор принимает 3 электрона ($P^0 + 3e⁻ \rightarrow P^{-3}$), его степень окисления понижается. Следовательно, в этой реакции фосфор выполняет функцию окислителя. Кальций отдает электроны ($Ca^0 - 2e⁻ \rightarrow Ca^{+2}$), его степень окисления повышается, он является восстановителем.

Ответ: в реакции $2P + 3Ca \rightarrow Ca₃P₂$ фосфор понижает свою степень окисления с 0 до -3, принимая электроны, и поэтому является окислителем.