ГДЗ по Химии 8 Класс Параграф 44 Вопрос 8 Базовый Уровень Габриелян — Подробные Ответы

Назовите окислитель в реакциях взаимодействия цинка с соляной и азотной кислотами. Для последней реакции используйте аналогию взаимодействия азотной кислоты с медью.

1) \(\text{Zn}^0 + \text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2^{+2} + \text{H}_2^0 \uparrow\)

— Полуреакции и электронный баланс:
\(\text{H}^{+1} + 1\text{e}^- \rightarrow \text{H}^0\) (для \(\text{H}_2\), значит \(2\text{H}^+ + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2^0\)) | 2 | 1 | \(\text{H}^+\) — окислитель
\(\text{Zn}^0 — 2\text{e}^- \rightarrow \text{Zn}^{+2}\) | 2 | 1 | \(\text{Zn}^0\) — восстановитель

— Суммирование полуреакций:
\(2\text{H}^+ + 2\text{e}^- + \text{Zn}^0 — 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2^0 + \text{Zn}^{+2}\)

— Итоговое уравнение:
\(\text{Zn} + 2\text{HCl} = \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow\)

2) \(\text{Zn}^0 + \text{HNO}_3^{+5} \rightarrow \text{Zn}^{+2}(\text{NO}_3)_2 + \text{N}^{+2}\text{O} + \text{H}_2\text{O}\)

— Полуреакции и электронный баланс:
\(\text{N}^{+5} + 3\text{e}^- \rightarrow \text{N}^{+2}\) | 3 | x2 | \(\text{N}^{+5}\) — окислитель
\(\text{Zn}^0 — 2\text{e}^- \rightarrow \text{Zn}^{+2}\) | 2 | x3 | \(\text{Zn}^0\) — восстановитель

— Суммирование полуреакций (после умножения):
\(2\text{N}^{+5} + 6\text{e}^- + 3\text{Zn}^0 — 6\text{e}^- \rightarrow 2\text{N}^{+2} + 3\text{Zn}^{+2}\)

— Итоговое уравнение:
\(3\text{Zn} + 8\text{HNO}_3 = 3\text{Zn}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO} + 4\text{H}_2\text{O}\)

Давайте подробно разберем, кто является окислителем в каждой из реакций.

Окислитель – это вещество, которое принимает электроны в ходе химической реакции, при этом его степень окисления понижается. Оно вызывает окисление другого вещества (восстановителя).

1. Реакция цинка с соляной кислотой (\(\text{Zn} + \text{HCl}\))

— Окислитель: В этой реакции окислителем является ион водорода (\(\text{H}^+\)) из соляной кислоты.

— Объяснение:

• Цинк (\(\text{Zn}^0\)) является восстановителем, он отдает электроны и переходит в ион цинка (\(\text{Zn}^{+2}\)), его степень окисления повышается с 0 до +2.
• Ион водорода (\(\text{H}^{+1}\)) принимает электроны от цинка и восстанавливается до молекулярного водорода (\(\text{H}_2^0\)), его степень окисления понижается с +1 до 0.
• Полуреакция восстановления: \(2\text{H}^{+1} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2^0\).
• Таким образом, ионы водорода в соляной кислоте принимают электроны, что делает их окислителем.

2. Реакция цинка с азотной кислотой (\(\text{Zn} + \text{HNO}_3\))

— Окислитель: В этой реакции окислителем является азот (\(\text{N}^{+5}\)) в составе азотной кислоты.

— Объяснение:

• Цинк (\(\text{Zn}^0\)) является восстановителем, он отдает электроны и переходит в ион цинка (\(\text{Zn}^{+2}\)), его степень окисления повышается с 0 до +2.
• В отличие от соляной кислоты, где окислителем является водород, в азотной кислоте окислителем выступает азот, находящийся в своей высшей степени окисления (+5). Азот принимает электроны и восстанавливается до более низкой степени окисления. В данном случае, азот восстанавливается до \(\text{N}^{+2}\) в оксиде азота (II) (\(\text{NO}\)).
• Полуреакция восстановления: \(\text{N}^{+5} + 3\text{e}^- \rightarrow \text{N}^{+2}\).
• Таким образом, азот в азотной кислоте принимает электроны, что делает его окислителем.

— Аналогия с взаимодействием азотной кислоты с медью:

• Азотная кислота является сильным окислителем, и ее окислительные свойства обусловлены именно атомом азота в высшей степени окисления, а не ионами водорода.
• Медь, как и цинк, является металлом, который реагирует с азотной кислотой. При этом медь (\(\text{Cu}^0\)) окисляется до ионов меди (\(\text{Cu}^{+2}\)), а азот в азотной кислоте восстанавливается.
• Например, при реакции меди с разбавленной азотной кислотой образуется тот же оксид азота (II) (\(\text{NO}\)), что и в реакции с цинком:
  \(3\text{Cu} + 8\text{HNO}_3 (\text{разб.}) = 3\text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO} + 4\text{H}_2\text{O}\)
• При реакции меди с концентрированной азотной кислотой образуется оксид азота (IV) (\(\text{NO}_2\)):
  \(\text{Cu} + 4\text{HNO}_3 (\text{конц.}) = \text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}\)
• В обоих случаях, независимо от концентрации кислоты и продукта восстановления, окислителем выступает именно азот из \(\text{HNO}_3\), а не водород. Это подтверждает, что окислительная функция азотной кислоты связана с атомом азота, а не с ионами водорода, как это характерно для других кислот (например, HCl).