Номер 3, страница 220 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

3. Приведите примеры окислительно-восстановительных реакций, которые наносят вред различным объектам в окружающем мире, в быту.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это химические реакции, в ходе которых изменяются степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Многие такие реакции, происходящие в окружающей среде и в быту, имеют негативные последствия.

1. Коррозия металлов

Одним из самых известных примеров вредоносных ОВР является коррозия, в частности, ржавление железа. Этот процесс приводит к разрушению металлических конструкций. Ржавление — это окисление железа кислородом воздуха в присутствии влаги.

Суммарное уравнение реакции можно упрощенно записать так:

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

В этой реакции железо является восстановителем, оно отдает электроны, и его степень окисления повышается с 0 до +3:

$Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{+3}$

Кислород является окислителем, он принимает электроны, и его степень окисления понижается с 0 до -2:

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$

Вред от коррозии огромен: разрушаются мосты, трубопроводы, кузова автомобилей, арматура в железобетонных конструкциях, что ведет к колоссальным экономическим потерям и может стать причиной техногенных катастроф.

Ответ: Коррозия металлов, например, ржавление железа, — это ОВР, которая разрушает металлические изделия и конструкции, нанося экономический ущерб и создавая угрозу безопасности.

2. Образование кислотных дождей

Сжигание ископаемого топлива на промышленных предприятиях и в двигателях внутреннего сгорания приводит к выбросу в атмосферу оксидов серы и азота. В атмосфере эти оксиды вступают в ОВР, образуя кислоты, которые выпадают на землю в виде кислотных дождей.

• Окисление серы, содержащейся в угле и нефти: $S + O_2 \rightarrow SO_2$. Далее в атмосфере происходит доокисление: $2\stackrel{+4}{S}O_2 + \stackrel{0}{O}_2 \rightarrow 2\stackrel{+6}{S}O_3$. Сера ($S^{+4}$) — восстановитель, кислород ($O_2$) — окислитель. Оксид серы(VI) с водой образует серную кислоту: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$.

• Образование оксидов азота при высоких температурах: $\stackrel{0}{N}_2 + \stackrel{0}{O}_2 \leftrightarrow 2\stackrel{+2}{N}O$. Далее оксид азота(II) быстро окисляется до оксида азота(IV): $2\stackrel{+2}{N}O + \stackrel{0}{O}_2 \rightarrow 2\stackrel{+4}{N}O_2$. Азот — восстановитель, кислород — окислитель. При взаимодействии оксида азота(IV) с водой происходит реакция диспропорционирования, в которой азот является и окислителем, и восстановителем: $2\stackrel{+4}{N}O_2 + H_2O \rightarrow H\stackrel{+5}{N}O_3 + H\stackrel{+3}{N}O_2$.

Кислотные дожди наносят вред окружающей среде: закисляют почву и водоемы, что ведет к гибели растений и водных организмов, а также разрушают здания и памятники архитектуры, особенно из мрамора и известняка.

Ответ: Процессы горения топлива и последующие реакции в атмосфере являются ОВР, приводящими к образованию кислотных дождей, которые наносят серьезный вред экосистемам и рукотворным объектам.

3. Порча пищевых продуктов

Многие процессы порчи продуктов являются окислительно-восстановительными. Например, прогоркание жиров и масел — это их окисление кислородом воздуха. В результате этого сложного процесса, в котором участвуют свободные радикалы, ненасыщенные жирные кислоты разрушаются с образованием альдегидов, кетонов и других летучих соединений с неприятным запахом и вкусом.

В данном случае жиры (сложные органические вещества) выступают в роли восстановителей, а кислород воздуха — в роли окислителя. Процесс ускоряется под действием света и тепла. В результате продукты (например, растительное масло, сливочное масло, орехи, чипсы) становятся непригодными для употребления.

Ответ: Окисление жиров кислородом воздуха (прогоркание) — это ОВР, которая приводит к порче пищевых продуктов, делая их несъедобными и потенциально вредными для здоровья.

4. Выцветание и разрушение материалов

В быту ОВР могут приводить к порче одежды и других материалов. Например, неправильное использование хлорсодержащих отбеливателей (гипохлорит натрия $NaOCl$) может привести к выцветанию цветных тканей. Гипохлорит-ион ($ClO^-$) является сильным окислителем, в котором хлор имеет степень окисления +1. Он окисляет не только загрязнения, но и молекулы красителя, разрушая их.

Похожий процесс — старение и пожелтение бумаги. Целлюлоза, основный компонент бумаги, со временем медленно окисляется кислородом воздуха и другими окислителями из атмосферы (озон $O_3$, оксиды азота). Это приводит к разрушению полимерных цепей, делая бумагу хрупкой и желтой. Так приходят в негодность старые книги и документы.

Ответ: Окислительно-восстановительные реакции, такие как воздействие сильных окислителей (отбеливателей) на ткани или окисление целлюлозы кислородом воздуха, приводят к необратимой порче материалов — их выцветанию, пожелтению и разрушению.