Номер 493, страница 95 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

493. В каких из приведённых ниже уравнениях химических реакций углерод является восстановителем, в каких — окислителем:

а) $C + CO_2 = 2CO$;

б) $C + 2H_2 = CH_4$;

в) $Na_2CO_3 + 2C = 2Na + 3CO$;

г) $3C + 4Al = Al_4C_3$;

д) $C + Si = SiC$;

е) $C + FeO = Fe + CO?$;

Чтобы определить, является ли углерод восстановителем или окислителем в каждой из реакций, необходимо проанализировать изменение его степени окисления. Восстановитель — это атом, молекула или ион, который отдает электроны в ходе реакции, при этом его степень окисления повышается. Окислитель — это атом, молекула или ион, который принимает электроны, при этом его степень окисления понижается. Степень окисления углерода в виде простого вещества (графит, кокс, алмаз) равна нулю.

а) C + CO₂ = 2CO

Определим степени окисления углерода в реагентах и продуктах. В левой части уравнения углерод ($C$) находится в виде простого вещества, его степень окисления равна 0 ($C^0$). В правой части уравнения в оксиде углерода(II) ($CO$) степень окисления углерода равна +2 ($C^{+2}$). Происходит процесс окисления углерода: $C^0 - 2e^- \rightarrow C^{+2}$. Поскольку углерод отдает электроны и его степень окисления повышается (с 0 до +2), он является восстановителем. В этой же реакции углерод в составе $CO_2$ (со степенью окисления +4) является окислителем, так как понижает степень окисления до +2. Вопрос относится к углероду как к простому веществу.

Ответ: углерод является восстановителем.

б) C + 2H₂ = CH₄

В левой части уравнения степень окисления углерода ($C$) равна 0 ($C^0$). В правой части в молекуле метана ($CH_4$) водород имеет степень окисления +1, следовательно, степень окисления углерода равна -4 ($C^{-4}$). Происходит процесс восстановления углерода: $C^0 + 4e^- \rightarrow C^{-4}$. Поскольку углерод принимает электроны и его степень окисления понижается (с 0 до -4), он является окислителем.

Ответ: углерод является окислителем.

в) Na₂CO₃ + 2C = 2Na + 3CO

Рассмотрим изменение степени окисления углерода, который выступает в реакции как простое вещество. Его начальная степень окисления равна 0 ($C^0$). В продуктах он входит в состав оксида углерода(II) ($CO$), где его степень окисления равна +2 ($C^{+2}$). Происходит процесс окисления: $C^0 - 2e^- \rightarrow C^{+2}$. Углерод как простое вещество отдает электроны, повышая свою степень окисления, и, следовательно, является восстановителем.

Ответ: углерод является восстановителем.

г) 3C + 4Al = Al₄C₃

В левой части степень окисления углерода ($C$) равна 0 ($C^0$). В продукте, карбиде алюминия ($Al_4C_3$), алюминий как металл имеет степень окисления +3, тогда степень окисления углерода равна -4 ($C^{-4}$). Происходит процесс восстановления углерода: $C^0 + 4e^- \rightarrow C^{-4}$. Углерод принимает электроны, понижая свою степень окисления (с 0 до -4), поэтому он является окислителем.

Ответ: углерод является окислителем.

д) C + Si = SiC

В левой части степень окисления углерода ($C$) равна 0 ($C^0$). В карбиде кремния ($SiC$) углерод является более электроотрицательным элементом, чем кремний, поэтому он принимает электроны. Степень окисления углерода равна -4 ($C^{-4}$), а кремния +4 ($Si^{+4}$). Происходит процесс восстановления углерода: $C^0 + 4e^- \rightarrow C^{-4}$. Углерод принимает электроны, его степень окисления понижается, следовательно, он выступает в роли окислителя.

Ответ: углерод является окислителем.

е) C + FeO = Fe + CO

Степень окисления углерода ($C$) как простого вещества в левой части равна 0 ($C^0$). В правой части в оксиде углерода(II) ($CO$) степень окисления углерода +2 ($C^{+2}$). Происходит процесс окисления: $C^0 - 2e^- \rightarrow C^{+2}$. Углерод отдает электроны, его степень окисления повышается, значит, он является восстановителем.

Ответ: углерод является восстановителем.