Номер 1, страница 220 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

1. Приведите примеры различных окислительно-восстановительных процессов, которые вы наблюдаете в повседневной жизни.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это химические реакции, в ходе которых изменяются степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Они повсеместно встречаются в повседневной жизни. Вот несколько примеров:

1. Ржавление железа (коррозия)

Когда железные или стальные предметы (например, гвозди, автомобильные кузова, ограды) контактируют с влажным воздухом, они покрываются рыхлым бурым налетом — ржавчиной. Это классический пример медленного окисления металла. Атомное железо ($Fe$) отдает электроны, то есть окисляется, а кислород ($O_2$) из воздуха принимает эти электроны, то есть восстанавливается. Процесс можно упрощенно описать уравнением:

$4\overset{0}{Fe} + 3\overset{0}{O}_2 + 6H_2O \rightarrow 4\overset{+3}{Fe}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_3$

Здесь железо изменяет степень окисления с 0 до +3 (окисление), а кислород — с 0 до -2 (восстановление). Вода в данном процессе является средой, ускоряющей реакцию.

Ответ: Ржавление железа — это окислительно-восстановительный процесс, в котором железо окисляется под действием кислорода воздуха во влажной среде, а кислород восстанавливается.

2. Горение

Любой процесс горения, будь то горение дров в камине, природного газа в плите или бензина в двигателе автомобиля, является быстрой экзотермической окислительно-восстановительной реакцией. В качестве примера рассмотрим горение метана ($CH_4$) — основного компонента природного газа:

$\overset{-4}{C}\overset{+1}{H}_4 + 2\overset{0}{O}_2 \rightarrow \overset{+4}{C}\overset{-2}{O}_2 + 2\overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O}$

В этой реакции углерод, имевший степень окисления -4 в метане, отдает электроны и окисляется до +4 в углекислом газе. Кислород воздуха, имевший степень окисления 0, принимает электроны и восстанавливается до -2 в составе углекислого газа и воды. Этот процесс сопровождается выделением большого количества тепла и света.

Ответ: Горение топлива — это ОВР, где органическое вещество (топливо) является восстановителем (окисляется), а кислород воздуха — окислителем (восстанавливается).

3. Клеточное дыхание и фотосинтез

Жизнь на Земле основана на окислительно-восстановительных реакциях. Клеточное дыхание — это процесс, происходящий в клетках всех живых организмов (включая человека) для получения энергии. В ходе дыхания глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) окисляется кислородом, который мы вдыхаем:

$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O$

Углерод в глюкозе окисляется, а кислород восстанавливается. Обратный процесс, фотосинтез, происходит в растениях. Растения используют энергию солнечного света, чтобы восстановить углекислый газ до глюкозы, при этом окисляя воду до молекулярного кислорода:

$6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$

Здесь углерод в $CO_2$ восстанавливается, а кислород в воде окисляется.

Ответ: Дыхание и фотосинтез — это два взаимосвязанных глобальных окислительно-восстановительных процесса: при дыхании органические вещества окисляются кислородом, а при фотосинтезе углекислый газ восстанавливается до органических веществ, а вода окисляется до кислорода.

4. Потемнение разрезанных фруктов и овощей

Если разрезать яблоко, банан или картофель и оставить на воздухе, срез быстро темнеет. Это происходит из-за окислительно-восстановительной реакции, катализируемой ферментами. При повреждении клеток ферменты (например, полифенолоксидаза) вступают в контакт с фенольными соединениями, содержащимися в плоде, и кислородом из воздуха. Ферменты ускоряют окисление бесцветных фенолов до окрашенных соединений (хинонов), которые затем полимеризуются, образуя темно-коричневые пигменты (меланины).

Ответ: Потемнение среза фруктов и овощей является ферментативной ОВР, в которой фенольные соединения (восстановители) окисляются кислородом воздуха (окислитель) с образованием окрашенных продуктов.

5. Использование перекиси водорода в качестве антисептика

При обработке раны 3%-м раствором пероксида (перекиси) водорода ($H_2O_2$) наблюдается шипение и выделение пены. Это результат реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления), катализируемой ферментом каталазой, который содержится в крови и тканях:

$2H_2\overset{-1}{O}_2 \xrightarrow{каталаза} 2H_2\overset{-2}{O} + \overset{0}{O}_2$

В этом процессе атом кислорода со степенью окисления -1 в пероксиде водорода одновременно и повышает свою степень окисления до 0 (в $O_2$), и понижает ее до -2 (в $H_2O$). Выделяющийся активный кислород губительно действует на многие микроорганизмы, особенно анаэробные.

Ответ: Дезинфицирующее действие перекиси водорода основано на реакции ее разложения, являющейся окислительно-восстановительным процессом, в котором кислород одновременно и окисляется, и восстанавливается.