Номер 68, страница 19 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

68. Какие атомы в указанной степени окисления могут выступать в химических реакциях только в качестве окислителей, а какие — только в качестве восстановителей:

а) $N(+5);$

б) $Cl(-1);$

в) $N(-3);$

г) $S(-2);$

д) $Na(+1);$

е) $F(0);$

ё) $P(-3);$

ж) $Ca(0);$

з) $C(+4)?$

Кратко поясните, почему.

Найти:

Определить, какие из атомов в указанных степенях окисления могут выступать только в качестве окислителей, а какие — только в качестве восстановителей.

Решение:

Способность атома в определенной степени окисления выступать в роли окислителя или восстановителя определяется тем, может ли он понижать или повышать свою степень окисления. Если атом находится в своей высшей степени окисления, он может только принимать электроны, понижая свою степень окисления. Следовательно, он может быть только окислителем. Если атом находится в своей низшей степени окисления, он может только отдавать электроны, повышая свою степень окисления. Следовательно, он может быть только восстановителем. Если атом находится в промежуточной степени окисления, он может как принимать, так и отдавать электроны, то есть выступать и в роли окислителя, и в роли восстановителя.

Проанализируем каждый случай:

а) N(+5)

Азот (N) находится в V группе периодической системы. Его высшая степень окисления равна номеру группы и составляет +5. Поскольку атом азота находится в высшей степени окисления ($N^{+5}$), он может только принимать электроны, понижая свою степень окисления ($N^{+5} + ne^{-} \rightarrow N^{<+5}$), то есть быть только окислителем.

Ответ: Только окислитель.

б) Cl(-1)

Хлор (Cl) находится в VII группе. Его низшая степень окисления для неметаллов рассчитывается по формуле (номер группы - 8), то есть $7 - 8 = -1$. Поскольку атом хлора находится в низшей степени окисления ($Cl^{-1}$), он может только отдавать электроны, повышая свою степень окисления ($Cl^{-1} - ne^{-} \rightarrow Cl^{>-1}$), то есть быть только восстановителем.

Ответ: Только восстановитель.

в) N(-3)

Для азота (N, V группа) низшая степень окисления равна $5 - 8 = -3$. Поскольку атом азота находится в низшей степени окисления ($N^{-3}$), он может только отдавать электроны ($N^{-3} - ne^{-} \rightarrow N^{>-3}$), то есть быть только восстановителем.

Ответ: Только восстановитель.

г) S(-2)

Сера (S) находится в VI группе. Ее низшая степень окисления равна $6 - 8 = -2$. Поскольку атом серы находится в низшей степени окисления ($S^{-2}$), он может только отдавать электроны ($S^{-2} - ne^{-} \rightarrow S^{>-2}$), то есть быть только восстановителем.

Ответ: Только восстановитель.

д) Na(+1)

Натрий (Na) — щелочной металл, находится в I группе. Его единственная устойчивая положительная степень окисления в соединениях — +1, что является для него высшей степенью окисления. Следовательно, ион $Na^{+1}$ может только принимать электроны (восстанавливаться до $Na^{0}$), то есть быть только окислителем.

Ответ: Только окислитель.

е) F(0)

Фтор (F) — самый электроотрицательный элемент. В виде простого вещества F₂ он имеет степень окисления 0. В химических реакциях фтор может только принимать электроны, переходя в свою единственно возможную в соединениях степень окисления -1 ($F^{0} + e^{-} \rightarrow F^{-1}$). Он не может отдавать электроны из-за своей чрезвычайно высокой электроотрицательности. Следовательно, F(0) может быть только окислителем.

Ответ: Только окислитель.

ё) P(-3)

Фосфор (P) находится в V группе. Его низшая степень окисления равна $5 - 8 = -3$. Поскольку атом фосфора находится в низшей степени окисления ($P^{-3}$), он может только отдавать электроны ($P^{-3} - ne^{-} \rightarrow P^{>-3}$), то есть быть только восстановителем.

Ответ: Только восстановитель.

ж) Ca(0)

Кальций (Ca) — щелочноземельный металл, находится во II группе. В виде простого вещества имеет степень окисления 0 ($Ca^{0}$), что является для него низшей степенью окисления. В химических реакциях кальций, как и все металлы, только отдает электроны, переходя в степень окисления +2 ($Ca^{0} - 2e^{-} \rightarrow Ca^{+2}$). Следовательно, Ca(0) может быть только восстановителем.

Ответ: Только восстановитель.

з) C(+4)

Углерод (C) находится в IV группе. Его высшая степень окисления равна +4. Поскольку атом углерода находится в высшей степени окисления ($C^{+4}$), он может только принимать электроны ($C^{+4} + ne^{-} \rightarrow C^{<+4}$), то есть быть только окислителем.

Ответ: Только окислитель.