Номер 60, страница 18 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

60. Для каждой реакции определите степени окисления атомов всех химических элементов, укажите окислитель и восстановитель:

а) $2\text{Cu} + \text{O}_2 = 2\text{CuO};$

б) $\text{Zn} + 2\text{AgCl} = 2\text{Ag} + \text{ZnCl}_2;$

в) $\text{Mg} + 2\text{HCl} = \text{MgCl}_2 + \text{H}_2\uparrow;$

г) $2\text{K} + 2\text{H}_2\text{O} = 2\text{KOH} + \text{H}_2\uparrow;$

д) $2\text{KNO}_3 = 2\text{KNO}_2 + \text{O}_2\uparrow;$

е) $\text{NH}_4\text{NO}_3 = \text{N}_2\text{O} + 2\text{H}_2\text{O};$

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

ж) $2\text{Mg(NO}_3)_2 = 2\text{MgO} + 4\text{NO}_2\uparrow + \text{O}_2\uparrow.$

а) $2\overset{0}{Cu} + \overset{0}{O_2} = 2\overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O}$

В исходных веществах медь и кислород являются простыми веществами, поэтому их степени окисления равны 0. В продукте реакции, оксиде меди(II), кислород имеет степень окисления -2, а медь, соответственно, +2.

Атом меди повышает свою степень окисления с 0 до +2, отдавая 2 электрона. Это процесс окисления. Вещество, содержащее атом, который окисляется, является восстановителем.

$\overset{0}{Cu} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{Cu}$ (окисление).

Атом кислорода понижает свою степень окисления с 0 до -2, принимая электроны. Это процесс восстановления. Вещество, содержащее атом, который восстанавливается, является окислителем.

$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ (восстановление).

Ответ: Восстановитель – $Cu$ (медь), окислитель – $O_2$ (кислород).

б) $\overset{0}{Zn} + 2\overset{+1}{Ag}\overset{-1}{Cl} = 2\overset{0}{Ag} + \overset{+2}{Zn}\overset{-1}{Cl_2}$

Цинк ($Zn$) как простое вещество имеет степень окисления 0. В хлориде серебра ($AgCl$) серебро имеет степень окисления +1, а хлор -1. В продуктах серебро ($Ag$) — простое вещество со степенью окисления 0, а в хлориде цинка ($ZnCl_2$) цинк имеет степень окисления +2, а хлор -1.

Цинк повышает степень окисления с 0 до +2, значит $Zn$ — восстановитель.

$\overset{0}{Zn} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{Zn}$ (окисление).

Серебро понижает степень окисления с +1 до 0, значит ион $Ag^+$ (в составе $AgCl$) — окислитель.

$\overset{+1}{Ag} + 1e^- \rightarrow \overset{0}{Ag}$ (восстановление).

Ответ: Восстановитель – $Zn$ (цинк), окислитель – $AgCl$ (хлорид серебра).

в) $\overset{0}{Mg} + 2\overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl} = \overset{+2}{Mg}\overset{-1}{Cl_2} + \overset{0}{H_2}\uparrow$

Магний ($Mg$) — простое вещество, степень окисления 0. В соляной кислоте ($HCl$) водород имеет степень окисления +1, хлор -1. В продуктах, в хлориде магния ($MgCl_2$), магний имеет степень окисления +2, а хлор -1. Водород ($H_2$) — простое вещество, степень окисления 0.

Магний повышает степень окисления с 0 до +2, $Mg$ — восстановитель.

$\overset{0}{Mg} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{Mg}$ (окисление).

Водород понижает степень окисления с +1 до 0, ион $H^+$ (в составе $HCl$) — окислитель.

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

Ответ: Восстановитель – $Mg$ (магний), окислитель – $HCl$ (соляная кислота).

г) $2\overset{0}{K} + 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} = 2\overset{+1}{K}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H} + \overset{0}{H_2}\uparrow$

Калий ($K$) — простое вещество, степень окисления 0. В воде ($H_2O$) водород +1, кислород -2. В гидроксиде калия ($KOH$) калий +1, кислород -2, водород +1. Водород ($H_2$) — простое вещество, степень окисления 0.

Калий повышает степень окисления с 0 до +1, $K$ — восстановитель.

$\overset{0}{K} - 1e^- \rightarrow \overset{+1}{K}$ (окисление).

Водород (из воды) понижает степень окисления с +1 до 0, значит $H_2O$ — окислитель за счет атома водорода.

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

Ответ: Восстановитель – $K$ (калий), окислитель – $H_2O$ (вода).

д) $2\overset{+1}{K}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3} = 2\overset{+1}{K}\overset{+3}{N}\overset{-2}{O_2} + \overset{0}{O_2}\uparrow$

Это реакция внутримолекулярного окисления-восстановления. В нитрате калия ($KNO_3$) калий имеет степень окисления +1, кислород -2, а азот +5. В нитрите калия ($KNO_2$) калий +1, кислород -2, а азот +3. В молекулярном кислороде ($O_2$) степень окисления равна 0.

Азот понижает степень окисления с +5 до +3, следовательно, $N^{+5}$ (в составе $KNO_3$) является окислителем.

$\overset{+5}{N} + 2e^- \rightarrow \overset{+3}{N}$ (восстановление).

Кислород повышает степень окисления с -2 до 0, следовательно, $O^{-2}$ (в составе $KNO_3$) является восстановителем.

$2\overset{-2}{O} - 4e^- \rightarrow \overset{0}{O_2}$ (окисление).

Ответ: Окислитель – $KNO_3$ (за счет $N^{+5}$), восстановитель – $KNO_3$ (за счет $O^{-2}$).

е) $\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_4}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3} = \overset{+1}{N_2}\overset{-2}{O} + 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

Это реакция внутримолекулярного окисления-восстановления (компропорционирования). В нитрате аммония ($NH_4NO_3$), который состоит из ионов $NH_4^+$ и $NO_3^-$, азот имеет две разные степени окисления. В ионе аммония ($NH_4^+$) степень окисления азота -3. В нитрат-ионе ($NO_3^-$) степень окисления азота +5. В продукте, оксиде азота(I) ($N_2O$), степень окисления азота +1.

Азот из иона аммония повышает степень окисления с -3 до +1. Следовательно, ион $NH_4^+$ (азот $N^{-3}$) является восстановителем.

$\overset{-3}{N} - 4e^- \rightarrow \overset{+1}{N}$ (окисление).

Азот из нитрат-иона понижает степень окисления с +5 до +1. Следовательно, ион $NO_3^-$ (азот $N^{+5}$) является окислителем.

$\overset{+5}{N} + 4e^- \rightarrow \overset{+1}{N}$ (восстановление).

Ответ: Окислитель – $NH_4NO_3$ (за счет $N^{+5}$ в ионе $NO_3^-$), восстановитель – $NH_4NO_3$ (за счет $N^{-3}$ в ионе $NH_4^+$).

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

Это реакция внутримолекулярного окисления-восстановления (компропорционирования). В нитрите аммония ($NH_4NO_2$), состоящем из ионов $NH_4^+$ и $NO_2^-$, азот имеет две разные степени окисления: -3 в ионе аммония ($NH_4^+$) и +3 в нитрит-ионе ($NO_2^-$). В продукте, молекулярном азоте ($N_2$), степень окисления равна 0.

Азот из иона аммония повышает степень окисления с -3 до 0, являясь восстановителем.

$\overset{-3}{N} - 3e^- \rightarrow \overset{0}{N}$ (окисление).

Азот из нитрит-иона понижает степень окисления с +3 до 0, являясь окислителем.

$\overset{+3}{N} + 3e^- \rightarrow \overset{0}{N}$ (восстановление).

Ответ: Окислитель – $NH_4NO_2$ (за счет $N^{+3}$ в ионе $NO_2^-$), восстановитель – $NH_4NO_2$ (за счет $N^{-3}$ в ионе $NH_4^+$).

ж) $2\overset{+2}{Mg}(\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3})_2 = 2\overset{+2}{Mg}\overset{-2}{O} + 4\overset{+4}{N}\overset{-2}{O_2}\uparrow + \overset{0}{O_2}\uparrow$

Это реакция внутримолекулярного окисления-восстановления. В нитрате магния ($Mg(NO_3)_2$) магний имеет степень окисления +2, кислород -2, азот +5. В продуктах: в оксиде магния ($MgO$) $Mg^{+2}, O^{-2}$; в диоксиде азота ($NO_2$) $N^{+4}, O^{-2}$; в молекулярном кислороде ($O_2$) степень окисления 0.

Азот понижает степень окисления с +5 до +4, поэтому $N^{+5}$ (в составе $Mg(NO_3)_2$) является окислителем.

$\overset{+5}{N} + 1e^- \rightarrow \overset{+4}{N}$ (восстановление).

Часть атомов кислорода повышает степень окисления с -2 до 0, поэтому $O^{-2}$ (в составе $Mg(NO_3)_2$) является восстановителем.

$2\overset{-2}{O} - 4e^- \rightarrow \overset{0}{O_2}$ (окисление).

Ответ: Окислитель – $Mg(NO_3)_2$ (за счет $N^{+5}$), восстановитель – $Mg(NO_3)_2$ (за счет $O^{-2}$).