Номер 574, страница 106 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

574. Для каждой из реакций укажите окислитель и восстановитель:

а) $2Mg + Si = Mg_2Si$

б) $Si + C = SiC$

в) $Si + 2NaOH + H_2O = Na_2SiO_3 + 2H_2$

а) $2\overset{0}{Mg} + \overset{0}{Si} = \overset{+2}{Mg_2}\overset{-4}{Si}$

Чтобы определить окислитель и восстановитель, необходимо проанализировать изменение степеней окисления атомов в ходе реакции.

Магний ($Mg$) в виде простого вещества имеет степень окисления 0. В соединении $Mg_2Si$ (силицид магния) магний, как более электроположительный элемент (металл IIA группы), проявляет степень окисления +2. Степень окисления магния повысилась с 0 до +2, значит, он отдал электроны и окислился. Вещество, которое окисляется, является восстановителем.

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$ (процесс окисления).

Кремний ($Si$) в виде простого вещества имеет степень окисления 0. В силициде магния $Mg_2Si$ кремний, как более электроотрицательный элемент по сравнению с магнием, проявляет отрицательную степень окисления. Суммарная степень окисления в соединении равна нулю, поэтому: $2 \cdot (+2) + x = 0$, откуда степень окисления кремния $x = -4$. Степень окисления кремния понизилась с 0 до -4, значит, он принял электроны и восстановился. Вещество, которое восстанавливается, является окислителем.

$Si^0 + 4e^- \rightarrow Si^{-4}$ (процесс восстановления).

Ответ: окислитель – $Si$ (кремний), восстановитель – $Mg$ (магний).

б) $\overset{0}{Si} + \overset{0}{C} = \overset{+4}{Si}\overset{-4}{C}$

Кремний ($Si$) и углерод ($C$) являются простыми веществами, их степени окисления равны 0.

В соединении $SiC$ (карбид кремния или карборунд) необходимо сравнить электроотрицательности атомов. Электроотрицательность углерода (2,55 по Полингу) выше, чем у кремния (1,90). Поэтому углерод будет иметь отрицательную степень окисления, а кремний – положительную. Углерод в данном соединении проявляет степень окисления -4, а кремний +4.

Кремний ($Si$) повышает свою степень окисления с 0 до +4, отдавая электроны. Следовательно, кремний является восстановителем.

$Si^0 - 4e^- \rightarrow Si^{+4}$ (процесс окисления).

Углерод ($C$) понижает свою степень окисления с 0 до -4, принимая электроны. Следовательно, углерод является окислителем.

$C^0 + 4e^- \rightarrow C^{-4}$ (процесс восстановления).

Ответ: окислитель – $C$ (углерод), восстановитель – $Si$ (кремний).

в) $\overset{0}{Si} + 2Na\overset{-2}{O}\overset{+1}{H} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} = Na_2\overset{+4}{Si}\overset{-2}{O_3} + 2\overset{0}{H_2}$

Определим степени окисления элементов до и после реакции.

Кремний ($Si$) в виде простого вещества имеет степень окисления 0. В продукте реакции, силикате натрия $Na_2SiO_3$, степень окисления кремния равна +4 (т.к. у $Na$ +1, у $O$ -2; $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +4$). Степень окисления кремния повысилась с 0 до +4, он отдал электроны, следовательно, кремний является восстановителем.

$Si^0 - 4e^- \rightarrow Si^{+4}$ (процесс окисления).

Водород ($H$) в исходных веществах ($NaOH$ и $H_2O$) имеет степень окисления +1. В продукте реакции, молекулярном водороде $H_2$, его степень окисления равна 0. Степень окисления водорода понизилась с +1 до 0, он принял электроны. Атом, понижающий степень окисления, является окислителем. В данном случае окислителем является водород в степени окисления +1, который входит в состав молекул воды.

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (процесс восстановления).

Степени окисления натрия ($+1$) и кислорода ($-2$) не изменяются.

Ответ: окислитель – $H_2O$ (вода, за счет $H^{+1}$), восстановитель – $Si$ (кремний).