Билет 20. Окислительно-восстановительные реакции. Окислитель. Восстановитель (на примере двух реакций)

Окислительно-восстановительные реакции протекают с изменением степени окисления. Широко распространенными реакциями этого типа являются реакции горения. Также сюда относятся реакции медленного окисления (коррозия металлов, гниение органических веществ).

Степень окисления элемента показывает число смещенных (притянутых или отданных) электронов. В простых веществах она равна нулю. В бинарных соединениях (состоящих из 2-х элементов) равна валентности, перед которой ставится знак (поэтому иногда ее называют «условным зарядом»).

В веществах, состоящих из 3-х и более элементов, степень окисления можно рассчитать с помощью уравнения, взяв неизвестную степень окисления за «икс», а общую сумму приравняв к нулю. Например, в азотной кислоте HNO3 степень окисления водорода +1, кислорода −2, получаем уравнение: +1 + x −2 • 3 = 0

x = +5

Элемент, присоединяющий электроны, называется окислителем. Элемент, являющийся донором электронов (отдающий электроны), называется восстановителем.

_2 e−_
l ↓
Fe0 + S0 = Fe+2S−2
При нагревании порошков железа и серы образуется сульфид железа. Железо является восстановителем (окисляется), сера — окислителем (восстанавливается).

S0 + O20 = S+4O2−2

В этой реакции сера является восстановителем, кислород окислителем. Образуется оксид серы (IV)

Можно привести пример с участием сложного вещества:

Zn0 + 2H+1Cl = Zn+2Cl2 + H20↑

цинк — восстановитель, водород соляной кислоты — окислитель.

Можно привести пример с участием сложного вещества и составить электронный баланс:

Cu0 + 4HN+5O3 = Cu+2(NO3)2 + 2H2O + 2N+4O2↑

конц.

Cu0 − 2e− → Cu+2 2 1 — восстановитель
N+5 + 1e− → N+4 2 — окислитель

Билет 21. Генетическая связь между основными классами неорганических веществ(генетический ряд металлов, генетический ряд неметаллов).

Генетическая связь – это связь между веществами, которые относятся к разным классам.

Основные признаки генетических рядов:

1. Все вещества одного ряда должны быть образованы одним химическим элементом.

2. Вещества, образованные одним и тем же элементом, должны принадлежать к различным классам химических веществ.

3. Вещества, образующие генетический ряд элемента, должны быть связаны между собой взаимопревращениями.

Таким образом, генетическим называют ряд веществ, которые представляют разные классы неорганических соединений, являются соединениями одного и того же химического элемента, связаны взаимопревращениями и отражают общность происхождения этих веществ.

Для металлов выделяют три ряда генетически связанных веществ, для неметаллов - один ряд.

1. Генетический ряд металлов, гидроксиды которых являются основаниями (щелочами):

металл → основный оксид → основание (щелочь) → соль.

Например, генетический ряд кальция:

Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCl₂

2. Генетический ряд металлов, которые образуют амфотерные гидроксиды:

Соль

↑

металл → амфотерный оксид → (соль) → амфотерный гидроксид

↓

Cоль

Например: ZnCl₂
↑
Zn → ZnO → ZnSO₄ → Zn(OH)₂
(H₂ZnO₂) ↓
Na₂ZnO₂

Оксид цинка с водой не взаимодействует, поэтому из него сначала получают соль, а затем гидроксид цинка. Так же поступают, если металлу соответствует нерастворимое основание.

3. Генетический ряд неметаллов (неметаллы образуют только кислотные оксиды):

неметалл → кислотный оксид → кислота → соль

Например, генетический ряд фосфора:

P → P₂O₅ → H₃PO₄ → K₃PO₄

Переход от одного вещества к другому осуществляется с помощью химических реакций.

Билет 22. Неметаллы: положение в периодической системе, особенности строение их атомов (на примере атомов хлора, кислорода, азота). Особенности физических свойств неметаллов. Основные химические свойства неметаллов.

Простые вещества — неметаллы образуют элементы главных подгрупп, расположенные в правой верхней части периодической системы (правее диагонали, соединяющей бор и астат).

Для их атомов характерно наличие на внешнем уровне 4-8 электронов. Так, у азота на внешнем уровне 5 электронов (соответствует номеру группы), у кислорода — 6, у хлора — 7 электронов.

Электроны в атомах этих элементов прочнее связаны с ядром, поэтому для неметаллов характерны такие физические свойства, как

отсутствие электрической проводимости (исключение — графит),
низкая, по сравнению с металлами, теплопроводность,
хрупкость.
Химические свойства

В реакциях с металлами и водородом неметаллы являются окислителями.

1. Например, порошок серы при нагревании реагирует с железными опилками с образованием сульфида железа:

Fe0 + S0 = Fe+2S−2

2. При высокой температуре сера реагирует с водородом (например, если пропускать водород через расплавленную серу). Образуется газ с запахом тухлых яиц — сероводород:

H20 + S0 = H2+1S−2

В реакциях с кислородом неметаллы являются восстановителями:

3. S0 + O20 = S+4O2−2 (при горении серы образуется оксид серы (IV), или серни́стый газ)

C0 + O20 = C+4O2−2 (графит сгорает с образованием оксида углерода (IV), или углекислого газа)
Галогены не соединяются с кислородом напрямую, но можно получить их оксиды, в которых они проявляют положительную степень окисления, например, оксид хлора (VII) Cl2O7.

Фторид кислорода O+2F2−1 — соединение, в котором кислород проявляет положительную степень окисления.

Далее важно отметить, что для общей характеристики неметаллов необходимо обратить внимание на строение их атомов, на то, как распределяются электроны по электронным слоям и сколько электронов приходится на внешний электронный слой. Можно привести строение атомов углерода С, азота N, кислорода О, фтора F. Это позволит сделать вывод о том, что по мере увеличения порядковых номеров атомов элементов и накопления электронов на внешнем слое у неметаллов одного периода усиливается способность принимать электроны от других атомов на свой внешний слой, т. е. неметаллические свойства элементов в периодах увеличиваются.