Номер 682, страница 124 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

682. Составьте молекулярные уравнения между указанными веществами и для каждой пары укажите окислитель и восстановитель:

а) цинк и соляная кислота;

б) железо и кислород;

в) серная кислота и алюминий;

г) натрий и вода.

а) цинк и соляная кислота;

Цинк, как металл, стоящий в ряду активности металлов левее водорода, реагирует с соляной кислотой с образованием соли (хлорида цинка) и выделением водорода. Молекулярное уравнение реакции:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

Чтобы определить окислитель и восстановитель, рассмотрим изменение степеней окисления элементов:

$ \stackrel{0}{Zn} + 2\stackrel{+1}{H}\stackrel{-1}{Cl} \rightarrow \stackrel{+2}{Zn}\stackrel{-1}{Cl}_2 + \stackrel{0}{H}_2 \uparrow $

Цинк ($Zn$) повышает свою степень окисления с 0 до +2, отдавая 2 электрона ($Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$). Процесс отдачи электронов — окисление. Вещество, которое окисляется, является восстановителем.

Водород ($H$) в соляной кислоте понижает свою степень окисления с +1 до 0, принимая 1 электрон ($2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$). Процесс присоединения электронов — восстановление. Вещество (или ион в его составе), которое восстанавливается, является окислителем.

Ответ: восстановитель — цинк ($Zn$), окислитель — соляная кислота ($HCl$), за счет ионов водорода $H^+$.

б) железо и кислород;

Железо реагирует с кислородом (особенно при нагревании), образуя оксид. Одним из продуктов является оксид железа(III). Молекулярное уравнение реакции:

$4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3$

Рассмотрим изменение степеней окисления:

$ 4\stackrel{0}{Fe} + 3\stackrel{0}{O}_2 \rightarrow 2\stackrel{+3}{Fe}_2\stackrel{-2}{O}_3 $

Железо ($Fe$) повышает степень окисления с 0 до +3, отдавая электроны ($Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{+3}$). Следовательно, железо окисляется и является восстановителем.

Кислород ($O$) понижает степень окисления с 0 до -2, принимая электроны ($O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$). Следовательно, кислород восстанавливается и является окислителем.

Ответ: восстановитель — железо ($Fe$), окислитель — кислород ($O_2$).

в) серная кислота и алюминий;

Алюминий, как активный металл, реагирует с разбавленной серной кислотой с образованием сульфата алюминия и выделением водорода. Молекулярное уравнение реакции:

$2Al + 3H_2SO_4 (\text{разб.}) \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 \uparrow$

Рассмотрим изменение степеней окисления:

$ 2\stackrel{0}{Al} + 3\stackrel{+1}{H}_2SO_4 \rightarrow \stackrel{+3}{Al}_2(SO_4)_3 + 3\stackrel{0}{H}_2 \uparrow $

Алюминий ($Al$) повышает свою степень окисления с 0 до +3 ($Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$), он является восстановителем.

Водород ($H$) в серной кислоте понижает свою степень окисления с +1 до 0 ($2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$), следовательно, серная кислота за счет ионов водорода $H^+$ является окислителем. Степень окисления серы (+6) и кислорода (-2) в сульфат-ионе не изменяется.

Ответ: восстановитель — алюминий ($Al$), окислитель — серная кислота ($H_2SO_4$).

г) натрий и вода.

Натрий — щелочной металл, бурно реагирующий с водой с образованием щелочи (гидроксида натрия) и водорода. Молекулярное уравнение реакции:

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

Рассмотрим изменение степеней окисления:

$ 2\stackrel{0}{Na} + 2\stackrel{+1}{H}_2\stackrel{-2}{O} \rightarrow 2\stackrel{+1}{Na}\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H} + \stackrel{0}{H}_2 \uparrow $

Натрий ($Na$) повышает степень окисления с 0 до +1 ($Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^{+1}$), он окисляется и является восстановителем.

Водород ($H$) в составе воды понижает свою степень окисления с +1 до 0 ($2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$), принимая электроны. Следовательно, вода (за счет атома водорода) восстанавливается и является окислителем.

Ответ: восстановитель — натрий ($Na$), окислитель — вода ($H_2O$).