Окислительно-восстановительные реакции, химическая связь и кристаллические решетки

Задание 1

Окислительно-восстановительные реакции – это реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Это означает, что происходит передача электронов от одних атомов к другим.

Проанализируем предложенные варианты:

• А) образование опилок при распиле древесины: Это физический процесс, при котором древесина измельчается, но химический состав не меняется.
• Б) растворение сахара в воде: Это процесс растворения, при котором сахар распределяется в воде, но химических превращений не происходит.
• В) коррозия металлов: Это химический процесс окисления металлов под действием окружающей среды (например, кислорода и влаги). В ходе коррозии изменяются степени окисления атомов металлов. Это окислительно-восстановительная реакция.
• Г) горение парафина: Горение – это процесс взаимодействия вещества с кислородом, сопровождающийся выделением большого количества теплоты и света. В ходе горения парафина (углеводорода) происходит окисление атомов углерода и водорода. Это окислительно-восстановительная реакция.

Ответ: В, Г.

Задание 2

Ковалентная полярная связь образуется между атомами неметаллов с разной электроотрицательностью. В результате возникает частичный отрицательный заряд на более электроотрицательном атоме и частичный положительный заряд на менее электроотрицательном атоме.

Ковалентная неполярная связь образуется между атомами одинаковых неметаллов, так как их электроотрицательность одинакова.

Ионная связь образуется между атомами металлов и неметаллов с большой разницей в электроотрицательности. Происходит полный переход электронов от атома металла к атому неметалла, образуя ионы.

Кристаллическая решетка – это упорядоченное расположение частиц (атомов, ионов, молекул) в твердом теле.

Проанализируем предложенные вещества:

• SiO₂ (диоксид кремния): Кремний и кислород – неметаллы. Электроотрицательность кислорода выше, чем у кремния. Следовательно, связь ковалентная полярная. SiO₂ имеет атомную кристаллическую решетку.
• NaCl (хлорид натрия): Натрий – металл, хлор – неметалл. Большая разница в электроотрицательности. Связь ионная. NaCl имеет ионную кристаллическую решетку.
• H₂ (водород): Два атома водорода связаны между собой. Электроотрицательность одинакова. Связь ковалентная неполярная. H₂ – газообразное вещество, не имеет кристаллической решетки в обычном понимании (существуют межмолекулярные силы).
• C (аллотропные модификации, например, алмаз, графит): Связи между атомами углерода ковалентные неполярные. Алмаз и графит имеют атомную кристаллическую решетку.
• Al (алюминий): Алюминий – металл. Связь металлическая. Al имеет металлическую кристаллическую решетку.
• CaC₂ (карбид кальция): Кальций – металл, углерод – неметалл. Ионы Ca²⁺ и анионы C₂²⁻. Связь ионная. CaC₂ имеет ионную кристаллическую решетку.
• NO₂ (диоксид азота): Азот и кислород – неметаллы. Электроотрицательность кислорода выше, чем у азота. Связь ковалентная полярная. NO₂ – газ, не имеет кристаллической решетки.
• H₂S (сероводород): Сера и водород – неметаллы. Электроотрицательность серы выше, чем у водорода. Связь ковалентная полярная. H₂S – газ, не имеет кристаллической решетки.
• Li₃N (нитрид лития): Литий – металл, азот – неметалл. Связь ионная. Li₃N имеет ионную кристаллическую решетку.
• CaO (оксид кальция): Кальций – металл, кислород – неметалл. Связь ионная. CaO имеет ионную кристаллическую решетку.
• CO₂ (диоксид углерода): Углерод и кислород – неметаллы. Электроотрицательность кислорода выше, чем у углерода. Связь ковалентная полярная. CO₂ – газ, не имеет кристаллической решетки.

А) Формулы веществ с ковалентным полярным типом связи:
SiO₂, NO₂, H₂S, CO₂

Б) Типы кристаллических решеток выбранных вами веществ:
* SiO₂: атомная
* C: атомная
* Al: металлическая
* CaC₂: ионная
* Li₃N: ионная
* CaO: ионная

Ответ:
А) SiO₂, NO₂, H₂S, CO₂
Б) SiO₂ - атомная, C - атомная, Al - металлическая, CaC₂ - ионная, Li₃N - ионная, CaO - ионная.

Задание 3

Проанализируем превращения:

• a) P → H₃PO₄:

  • В простом веществе фосфор (P) степень окисления равна 0.
  • В фосфорной кислоте (H₃PO₄) водород имеет степень окисления +1, кислород –2.
  • Степень окисления фосфора находим: \(3 \times (+1) + x + 4 \times (-2) = 0 \implies 3 + x - 8 = 0 \implies x = +5\).
  • Изменение степени окисления фосфора: \(0 \to +5\). Это окисление. Фосфор является восстановителем.

• б) HNO₃ → NO₂:

  • В азотной кислоте (HNO₃) водород имеет +1, кислород –2.
  • Степень окисления азота: \(1 \times (+1) + x + 3 \times (-2) = 0 \implies 1 + x - 6 = 0 \implies x = +5\).
  • В диоксиде азота (NO₂) кислород имеет –2.
  • Степень окисления азота: \(x + 2 \times (-2) = 0 \implies x - 4 = 0 \implies x = +4\).
  • Изменение степени окисления азота: \(+5 \to +4\). Это восстановление. Азот в HNO₃ является окислителем.

• в) FeCl₂ → FeCl₃:

  • В хлориде железа(II) (FeCl₂) хлор имеет степень окисления –1.
  • Степень окисления железа: \(x + 2 \times (-1) = 0 \implies x - 2 = 0 \implies x = +2\).
  • В хлориде железа(III) (FeCl₃) хлор имеет степень окисления –1.
  • Степень окисления железа: \(x + 3 \times (-1) = 0 \implies x - 3 = 0 \implies x = +3\).
  • Изменение степени окисления железа: \(+2 \to +3\). Это окисление. Железо в FeCl₂ является восстановителем.

Ответ:
а) P: \(0 \to +5\) (окисление), P – восстановитель.
б) HNO₃: N: \(+5 \to +4\) (восстановление), HNO₃ – окислитель.
в) FeCl₂: Fe: \(+2 \to +3\) (окисление), FeCl₂ – восстановитель.