Какой элемент проявляет только окислительные свойства

Задача 619. 
На основе электронного строения атомов указать, могут ли быть окислителями: атомы натрия, катионы натрия, кислород в степени окисленности -2, йод в степени окисленности 0, фторид-ионы, катионы водорода, нитрит-ионы и, гидрид-ионы.
Решение:
Вещества, содержащие атомы элементов, которые уменьшают свою степень окисленности, называются окислителями.

Атомы натрия Na содержат по одному электрону на внешней электронной оболочке, поэтому они могут только отдавать электроны, т.е. натрий – восстановитель.

В катионе натрия   атом натрия имеет степень окисленности +1, т.е. он может уменьшать свою степень окисленности, проявляя свойства окислителя.

Кислород в степени окисленности -2 может увеличивать свою степень окисленности, проявляя свойства восстановителя.

Иод в степени окисленности 0 может, как понижать, так и повышать свою степень окисленности, т.е. может быть окислителем.

Атом фтора в фторид-ионе    имеет степень окисленности -1, поэтому может увеличивать свою степень окисленности, проявляя свойства окислителя.

Атомы водорода в катионах водорода   находятся в степени окисленности +1, т.е. могут уменьшать свою степень окисленности, проявляя свойства окислителя.

В нитрит-ионе   атомы азота находятся в своей промежуточной  степени окисленности +4, поэтому могут как уменьшать, так и увеличивать степень окисленности, проявляя свойства и восстановителя, и окислителя.

Атомы водорода в гидрид-ионе   находятся в своей наименьшей степени окисленности, значит, они могут увеличивать свою степень окисленности, проявляя свойства окислителя.

Задача 620.
Какие из перечисленных ионов могут служить восстановителями, а какие не могут и почему:  Cu2+,  Sn2+,  Cl-,  VO3-,  S2-,  ,Fe2+  WO42-,  IO4-,  Al3+,  Hg2+,  Hg22+?
Решение:
Окислители – частицы, которые способны понижать степень окисленности элемента.

В ионе Cu2+ атом меди находится в высшей степени окисленности, поэтому может только понижать свою степень окисленности, т.е. проявлять свойства окислителя.

В ионе Sn2+ атомы олова находятся в промежуточной степени окисленности, поэтому олово в данном ионе может, как понижать, так и повышать свою степень окисленности, проявляя свойства или окислителя, или восстановителя.

Хлор в ионе Cl- имеет самую низшую степень окисленности, поэтому может только повышать свою степень окисленности, проявляя свойства восстановителя.

Атом ванадия в ионе VO3- находится в высшей степени окисленности, поэтому может только понижать свою степень окисленности, проявляя свойства окислителя.

Сера в ионе S2+ находится в своей низшей степени окисленности, поэтому может только повышать свою степень окисленности, проявляя свойства восстановителя.

Атом железа в ионе Fe2+ находится в промежуточной степени окисленности, поэтому может, как повышать, так и понижать свою степень окисленности, т. е. проявлять свойства или окислителя, или восстановителя.

Атом вольфрама в ионе WO42- находится в своей высшей степени окисленности (+6), поэтому может только понижать свою степень окисленности, проявляя свойства окислителя.

Иод в ионе IO3- находится в своей высшей степени окисленности (+7), поэтому может только понижать свою степень окисленности, проявляя свойства окислителя.

Алюминий в ионе Al3+ находится в высшей степени окисленности, поэтому может только понижать свою степень окисленности, проявляя свойства окислителя.

Ртуть в ионе Hg2+ находится в своей высшей степени окисленности, поэтому может только понижать степень окисленности, проявляя свойства окислителя.

Ртуть в ионе Hg22+ находится в промежуточной степени окисленности (+1), поэтому может, как понижать, так и повышать свою степень окисленности, проявляя свойства или окислителя, или восстановителя.

Задача 621.
Какие из перечисленных веществ и за счет, каких элементов проявляют обычно окислительные свойства, и какие — восстановительные? Указать те из них, которые обладают окислительно-восстановительной двойственностью:  H2S,  SO2,  CO,  Zn,  F2,  NaNO2,  KMnO4,  HOCl,  H3SbO3.
Решение:
а) В H2S сера находится в низшей степени окисления (-2), поэтому может только увеличивать свою степень окисления, проявляя свойства восстановителя.

б) В SO2 сера находится в промежуточной степени окисления (+4), поэтому может, как уменьшать, так и увеличивать свою степень окисления, проявляя свойства или окислителя, или восстановителя.

в) В СО атом углерода находится в промежуточной степени окисления (+2), поэтому может, как уменьшать, так и увеличивать свою степень окисления, проявляя свойства или окислителя, или восстановителя.

г) В Zn атом находится в своей низшей степени окисления (0), поэтому может только увеличивать свою степень окисления, проявляя свойства восстановителя.

д) В молекуле F2 атом фтора имеет степень окисления равную 0, а также, обладая самой высокой степенью окисления среди всех элементов, может только присоединять недостающий до полного завершения внешнего электронного слоя один электрон, проявляя свойства окислителя.

е) В NaNO2 атом азота находится в промежуточной степени окисления равной +4, поэтому может, как уменьшать, так и увеличивать свою степень окисления, проявляя свойства или окислителя, или восстановителя.

ж) В KMnO4 находится в высшей степени окисления (+7), поэтому может только уменьшать свою степень окисления, проявляя свойства окислителя.

з) В НOCl атом хлора находится в степени окисления равной +1, поэтому может как уменьшать, так и увеличивать свою степень окисления, проявляя свойства или окислителя, или восстановителя.

к) В H3SbO3 атом сурьмы находится в промежуточной степени окисления (+3), поэтому может, как уменьшать, так и увеличивать свою степень окисления, проявляя свойства или окислителя, или восстановителя.

Химия
9 класс

Обязательный минимум знаний

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называют реакции, в ходе которых происходит изменение степеней окисления элементов, образующих реагирующие вещества.

Окислитель — вещество (элемент в составе этого вещества), принимающее электроны. Само оно при этом восстанавливается.

Восстановитель — вещество (элемент в составе этого вещества), отдающее электроны. Само оно при этом окисляется.

Примеры тестовых заданий и рекомендации к их выполнению

1. Веществом, которое за счёт аниона проявляет только восстановительные свойства, является
   1. H2SO4
   2. SO2
   3. Na2SO3
   4. H2S

   Восстановителем является та частица, в которой элемент имеет наименьшее значение степени окисления. Так как все анионы веществ, данных в вариантах ответов, образованы серой, то наименьшее значение степени окисления равно -2 (сера — элемент VI группы, и её атому недостаёт до завершения внешнего слоя именно двух электронов). Это значение степени окисления имеет сера в сероводороде. Ответ: 4.

2. Хлор проявляет только восстановительные свойства в соединении, формула которого
   1. КСlO
   2. КСlO4
   3. Сl2O7
   4. НСl

   Данное задание выполняется по аналогии с предыдущим. Ответ: 4.

3. Процессу восстановления соответствует схема
   1. SO2 → SO2-3
   2. NH3 → NH+4
   3. Zn0 → Zn2+
   4. S → H2S

   Достаточно сложное задание, однако эту сложность легко преодолеть, используя логику. Так как процесс восстановления — это понижение степени окисления, то сразу следует исключить ответ 3 и обратить внимание на ответ 4, поскольку сера изменила степень окисления. Определив значение этого изменения с 0 до -2, можно сделать вывод, что именно ответ 4 является верным. В этом случае не нужно будет испытывать затруднений и тратить время для определения степеней окисления в катионе аммония и в сульфит-анионе. Ответ: 4.

4. Элемент бром является восстановителем в реакции, уравнение которой
   1. 4НВr + O2 = 2Н2O + 2Вr2
   2. 3Br2 + 2Fe = 2FeBr3
   3. 2HBr + Mg = MgBr2 + H2
   4. Br2 + 2HI = 2HBr + I2

   Ответы 2 и 3 из претендентов на верный ответ следует сразу исключить, так как металлы (простые вещества) проявляют только восстановительные свойства. Анализ изменения степени окисления брома для первого уравнения (от -1 до 0) позволяет сделать вывод, что этот ответ является верным. Ответ: 1.

5. Азот в аммиаке проявляет восстановительные свойства в реакции, уравнение которой

   
   

   Следует знать, что в аммиаке и ионе аммония азот имеет одинаковую степень окисления -3, поэтому из числа возможных верных ответов исключаются ответы 1, 2 и 3. В ответе 4 азот повышает свою степень окисления с -3 в аммиаке до +2 в оксиде азота (II). Ответ: 4.

6. Схеме превращения соответствует схема реакции

   

   Отправной точкой для нахождения верного ответа служит в исходной схеме. Знание того, что атомы в простых веществах имеют степень окисления, равную 0, позволяет исключить ответы 1 и 4. Из двух оставшихся сразу же выбирается ответ 3, так как именно в аммиаке азот имеет степень окисления -3. Ответ: 3.

7. Изменению степени окисления

   

   соответствует схема превращений

   

   Так как во всех четырёх вариантах первое звено представлено простым веществом — серой, все они соответствуют первому звену искомой схемы. Следовательно, анализируются вторые звенья на предмет нахождения соединений серы в степени окисления +4. Это варианты 1 и 4. Третье звено (сера в степени окисления +6) содержится в варианте 4. Это и есть верный ответ. Ответ: 4.

   Возможный равноценный вариант поиска верного ответа мог быть основан на определении последних звеньев, в которых записаны соединения серы в степени окисления +6. Это варианты ответов 2 и 4. Анализ вторых звеньев данных вариантов на предмет нахождения соединений серы в степени окисления +4 также позволяет определить верный ответ. Ответ: 4.

8. Установите соответствие между схемой химической реакции (левый столбец) и изменением степени окисления окислителя (правый столбец).

   

   «изменение степени окисления окислителя», т. е. элемента, понижающего значение степени окисления. Это позволит исключить из правого столбика процессы с участием восстановителей (отдачи электронов) — 2, 4 и 6. Остаётся установить соответствие между четырьмя схемами и тремя процессами изменения степени окисления окислителей. Схеме А, в которой степень окисления железа +3, соответствует процесс 3; схеме Б, в которой хлор имеет степень окисления 0, соответствует процесс 5; схеме В, в которой хлор имеет степень окисления +5, соответствует процесс 1.

   Некоторые сложности вызовет схема Г, так как железо в железной окалине (Fe3O4) имеет два значения степени окисления: +2 и +3 (FeO • Fe2O3) и именно железо в степени окисления +3 является окислителем (соответствие Г — 3). Ответ: 3513.

9. Установите соответствие между схемой химической реакции (левый столбец) и изменением степени окисления восстановителя (правый столбец).

   

   Ключевыми словами для выполнения этого задания являются «изменение степени окисления восстановителя», т. е. элемента, отдающего электроны и соответственно повышающего свою степень окисления. Это позволит исключить из правого столбика процессы с участием окислителей (принятия электронов) — 1, 5 и 6. Остаётся установить соответствие между четырьмя схемами и тремя процессами изменения степеней окисления восстановителей. Схеме А, в которой степень окисления иода 0, соответствует процесс 2; схеме Б, в которой азот катиона аммония имеет степень окисления -3, соответствует процесс 3.

   Некоторые сложности вызовут схемы В и Г, так как это реакции диспропорционирования, в которых один и тот же элемент выступает как в роли окислителя, так и в роли восстановителя. Однако выполнение этого задания ограничено рамками его условия. Для схемы В из двух вариантов происходящих изменений степени окисления иода выбирается процесс окисления, в котором он выступает в качестве восстановителя (соответствие В — 2). Аналогично для схемы Г из двух вариантов происходящих изменений степени окисления азота выбирается процесс окисления, в котором он выступает в качестве восстановителя (соответствие Г —4). Ответ: 2324.

10. Установите соответствие между схемой превращения элемента (левый столбец) и уравнением ОВР (правый столбец).

    

    Превращению А в качестве продуктов реакции соответствуют соединения серы в форме сульфат-иона . Следовательно, этому превращению соответствует уравнение 3.

    Превращению Б в качестве продуктов реакции соответствуют соединения хлора в форме хлорид-иона — Сl-. Следовательно, этому превращению соответствует уравнение 4.

    Легко установить соответствие В — 1, так как свободная сера указана только в одном из приведённых уравнений.

    Аналогично устанавливается соответствие Г — 2, так как хлор в степени окисления -1 указан в левой части только одного из приведённых уравнений. Ответ: 3412.

Задания для самостоятельной работы

1. Не является окислительно-восстановительной реакция, схема которой

   

2. Только восстановительные свойства проявляет вещество, формула которого
   1. SO2
   2. НСl
   3. Н2
   4. Na2S
3. Только окислительные свойства проявляет вещество, фор-мула которого
   1. I2
   2. F2
   3. Н2
   4. N2
4. Соляная кислота выполняет роль восстановителя в реакции, уравнение которой

   

5. Процессу последовательного восстановления соответствует цепочка

   

6. Пероксид водорода проявляет окислительные свойства в реакции, схема которой

   

7. Установите соответствие между формулой вещества (левый столбец) и степенью окисления фосфора в нём (правый столбец).

   

8. Установите соответствие между схемой реакции (левый столбец) и изменением степени окисления окислителя (правый столбец).

   

9. Установите соответствие между изменением степени окисления хлора (левый столбец) и схемой реакции (правый столбец).

   

10. Установите соответствие между схемой реакции (левый столбец) и изменением степени окисления восстановителя (правый столбец).

    

Химические элементы-неметаллы
Вы, очевидно, помните, что самой первой научной классификацией химических элементов было деление их на металлы и неметаллы. Эта классификация не потеряла своей значимости и в настоящее время.
Неметаллы — это химические элементы, для атомов которых характерна способность принимать электроны до завершения внешнего слоя благодаря наличию, как правило, на внешнем электронном слое четырех и более электронов и малому радиусу атомов по сравнению с атомами металлов.
Это определение оставляет в стороне элементы VIII группы главной подгруппы — инертные или благородные газы, атомы которых имеют завершенный внешний электронный слой. Электронная конфигурация атомов этих элементов такова, что их нельзя отнести ни к металлам, ни к неметаллам. Они являются теми объектами, которые в естественной системе четко разделяют элементы на металлы и неметаллы, занимая между ними пограничное положение. Инертные или благородные газы («благородство» выражается в инертности) иногда относят к неметаллам, но чисто формально, по физическим признакам. Эти вещества сохраняют газообразное состояние вплоть до очень низких температур.

Инертность в химическом отношении у этих элементов относительна. Для ксенона и криптона известны соединения с фтором и кислородом. Несомненно, в образовании этих соединений инертные газы выступали в роли восстановителей.

Из определения неметаллов следует, что для их атомов характерны высокие значения электроотрнцательности. Оиа изменяется в пределах от 2 до 4. Неметаллы — это элементы главных подгрупп, преимущественно р элементы, исключение составляет водород — s-элемент.
Все элементы-неметаллы (кроме водорода) занимают в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева верхний правый угол, образуя треугольник, вершиной которого является фтор.

Однако следует особо остановиться на двойственном положении водорода в Периодической системе: в I и VII группах главных подгрупп. Это не случайно. С одной стороны, атом водорода, подобно атомам щелочных металлов, имеет на внешнем (и единственном для него) электронном слое один электрон (электронная конфигурация 1s1), который он способен отдавать, проявляя свойства восстановителя.
В большинстве своих соединений водород, как и щелочные металлы, проявляет степень окисления +1, Но отдача электрона атомом водорода происходит труднее, чем у атомов щелочных металлов. С другой стороны, атому водорода, как и атомам галогенов, для завершения внешнего электронного слоя недостает одного электрона, поэтому атом водорода может принимать один электрон, проявляя свойства окислителя и характерную для галогена степень окисления -1 в гидридах — соединениях с металлами, подобных соединениям металлов с галогенами — галогенидам. Но присоединение одного электрона к атому водорода происходит труднее, чем у галогенов.

При обычных условиях водород Н2 — газ. Его молекула, подобно галогенам, двухатомна.

У атомов неметаллов преобладают окислительные свойства, то есть способность присоединять электроны. Эту способность характеризует значение электроотрицательности, которая закономерно изменяется в периодах и подгруппах (рис. 47).

Фтор — самый сильный окислитель, его атомы в химических реакциях не способны отдавать электроны, то есть проявлять восстановительные свойства.

Конфигурация внешнего электронного слоя

Другие неметаллы могут проявлять восстановительные свойства, хотя и в значительно более слабой степени по сравнению с металлами; в периодах и подгруппах их восстановительная способность изменяется в обратном порядке по сравнению с окислительной.