4. Решите уравнения реакций. Определите степени окисления атомов всех химических элементов, укажите окислитель и восстановитель. Составьте схемы окисления и восстановления для следующих химических реакций: А) фосфор (валентность V) и кислород. Расставить коэффициенты методом электронного баланса! Б) Калий и серная кислота В) оксид цинка (II) и водород

Решение:

А) Фосфор (валентность V) и кислород:

Реакция: \( P + O_2 \rightarrow P_2O_5 \)

Степени окисления:

• Фосфор (P): 0 (в простом веществе) → +5 (в \( P_2O_5 \))


• Кислород (O): 0 (в простом веществе) → -2 (в \( P_2O_5 \))

Окислитель: Кислород (O), так как его степень окисления понизилась с 0 до -2.

Восстановитель: Фосфор (P), так как его степень окисления повысилась с 0 до +5.

Схемы окисления и восстановления:

• Окисление: \( P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5} \) (атом фосфора отдает 5 электронов)


• Восстановление: \( O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2} \) (молекула кислорода принимает 4 электрона)

Электронный баланс:

\( 4P^0 - 20e^- \rightarrow 4P^{+5} \)

\( 5O_2^0 + 20e^- \rightarrow 10O^{-2} \)

Расставим коэффициенты в уравнении реакции:

\( 4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5 \)

Б) Калий и серная кислота:

Реакция: \( K + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2 \)

Степени окисления:

• Калий (K): 0 (в простом веществе) → +1 (в \( K_2SO_4 \))


• Водород (H): +1 (в \( H_2SO_4 \)) → 0 (в \( H_2 \))


• Сера (S): +6 (во всех соединениях)


• Кислород (O): -2 (во всех соединениях)

Окислитель: Водород (H) в \( H_2SO_4 \), так как его степень окисления понизилась с +1 до 0.

Восстановитель: Калий (K), так как его степень окисления повысилась с 0 до +1.

Схемы окисления и восстановления:

• Окисление: \( 2K^0 - 2e^- \rightarrow 2K^{+1} \)


• Восстановление: \( 2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0 \)

Электронный баланс:

\( 2K^0 - 2e^- \rightarrow 2K^{+1} \)

\( 2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0 \)

Расставим коэффициенты в уравнении реакции:

\( 2K + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2 \)

В) Оксид цинка (II) и водород:

Реакция: \( ZnO + H_2 \rightarrow Zn + H_2O \)

Степени окисления:

• Цинк (Zn): +2 (в \( ZnO \)) → 0 (в \( Zn \))


• Водород (H): 0 (в \( H_2 \)) → +1 (в \( H_2O \))


• Кислород (O): -2 (во всех соединениях)

Окислитель: Оксид цинка (ZnO), а точнее ион \( Zn^{+2} \), так как его степень окисления понизилась с +2 до 0.

Восстановитель: Водород (\( H_2 \)), так как его степень окисления повысилась с 0 до +1.

Схемы окисления и восстановления:

• Окисление: \( H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1} \)


• Восстановление: \( Zn^{+2} + 2e^- \rightarrow Zn^0 \)

Электронный баланс:

\( H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1} \)

\( Zn^{+2} + 2e^- \rightarrow Zn^0 \)

Расставим коэффициенты в уравнении реакции:

\( ZnO + H_2 \rightarrow Zn + H_2O \)

Ответ: Решены уравнения реакций с указанием степеней окисления, окислителей, восстановителей и составлены схемы окисления-восстановления.