Κεφάλαιο 1.2 – Κυριότερα οξειδωτικά – αναγωγικά σώματα. Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής (σελ. 32-41) – Απαντήσεις – Λύσεις

Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση Ε5 (σελ. 33)

Τι ονομάζεται οξειδωτική ουσία και τι αναγωγική;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση ορισμού §1.2.

Απάντηση: Οξειδωτικές ουσίες (οξειδωτικά) ονομάζονται οι ουσίες που προκαλούν οξείδωση, γιατί περιέχουν άτομα που μπορούν να αναχθούν (να ελαττώσουν τον Α.Ο. τους). Αναγωγικές ουσίες (αναγωγικά) ονομάζονται οι ουσίες που προκαλούν αναγωγή, γιατί περιέχουν άτομα που μπορούν να οξειδωθούν (να αυξήσουν τον Α.Ο. τους).

Άσκηση 19 (σελ. 34)

Για την αντίδραση 2Na+Br₂→2NaBr, ποια πρόταση είναι σωστή; α. Το Na ανάγεται. β. Το Br₂ οξειδώνεται. γ. Το Na δρα ως αναγωγικό. δ. Το Br₂ δρα ως αναγωγικό.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Βρίσκουμε τη μεταβολή Α.Ο.: Na: 0→+1 (οξειδώνεται), Br: 0→-1 (ανάγεται). Το στοιχείο που οξειδώνεται είναι το αναγωγικό σώμα.

Λύση:

1. Na: 0→+1, αύξηση Α.Ο. ⟹ οξειδώνεται, άρα δρα ως αναγωγικό.
2. Br₂: 0→-1, ελάττωση Α.Ο. ⟹ ανάγεται, άρα δρα ως οξειδωτικό.

Απάντηση: γ. Το Na δρα ως αναγωγικό.

Πρόσεξε:

• Λάθος α: το Na οξειδώνεται, δεν ανάγεται. Λάθος β: το Br₂ ανάγεται, δεν οξειδώνεται. Λάθος δ: το Br₂ είναι το οξειδωτικό, όχι το αναγωγικό.

Άσκηση 20 (σελ. 35)

Να αντιστοιχίσετε κάθε έκφραση της στήλης Ι (αποβολή ηλεκτρονίων, αύξηση αριθμού οξείδωσης, οξειδωτικό, αναγωγικό, πρόσληψη ηλεκτρονίων, ελάττωση αριθμού οξείδωσης) με την αντίστοιχη έννοια της στήλης ΙΙ (ανάγεται, αναγωγή, οξείδωση, οξειδώνεται).

Σκέψη / Μεθοδολογία: Κάθε όρος της Ι αντιστοιχεί λογικά σε μία μόνο έννοια της οξείδωσης ή της αναγωγής· δύο όροι της Ι αντιστοιχούν σε «οξείδωση» και δύο σε «αναγωγή», ενώ οι όροι «οξειδωτικό»/«αναγωγικό» αντιστοιχούν στο τι ΠΑΘΑΙΝΕΙ το ίδιο το σώμα (όχι τι προκαλεί).

Λύση:

1. αποβολή ηλεκτρονίων ⟶ οξείδωση
2. αύξηση αριθμού οξείδωσης ⟶ οξείδωση
3. οξειδωτικό ⟶ ανάγεται (το οξειδωτικό σώμα ανάγεται)
4. αναγωγικό ⟶ οξειδώνεται (το αναγωγικό σώμα οξειδώνεται)
5. πρόσληψη ηλεκτρονίων ⟶ αναγωγή
6. ελάττωση αριθμού οξείδωσης ⟶ αναγωγή

Απάντηση: αποβολή ηλεκτρονίων → οξείδωση· αύξηση Α.Ο. → οξείδωση· οξειδωτικό → ανάγεται· αναγωγικό → οξειδώνεται· πρόσληψη ηλεκτρονίων → αναγωγή· ελάττωση Α.Ο. → αναγωγή.

Πρόσεξε:

• Ο πίνακας αντιστοίχισης στο ψηφιοποιημένο κείμενο του βιβλίου εμφανίζεται με μετατοπισμένη τη 2η στήλη (σφάλμα ψηφιοποίησης)· η παραπάνω αντιστοίχιση είναι η λογικά ορθή.

Άσκηση 21 (σελ. 35)

Γιατί ο ορισμός «οξείδωση είναι η αύξηση του αριθμού οξείδωσης ενός ατόμου ή ιόντος» είναι γενικότερος από τον ορισμό «οξείδωση είναι η αποβολή ηλεκτρονίων»;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Σκεφτόμαστε τι συμβαίνει σε αντιδράσεις μεταξύ αμετάλλων με ομοιοπολικούς δεσμούς, όπου δεν υπάρχει πραγματική μεταφορά ηλεκτρονίων.

Απάντηση: Ο ορισμός με την αποβολή ηλεκτρονίων ισχύει μόνο όταν γίνεται πραγματική μεταφορά ηλεκτρονίων, δηλαδή κυρίως σε ιοντικές ενώσεις. Υπάρχουν όμως αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ανάμεσα σε αμέταλλα με ομοιοπολικούς δεσμούς (π.χ. C+O₂→CO₂ ή H₂+Br₂→2HBr) στις οποίες δε γίνεται πραγματική αποβολή/πρόσληψη ηλεκτρονίων, αλλά απλή μετατόπιση του κοινού ζεύγους ηλεκτρονίων προς το ηλεκτραρνητικότερο άτομο λόγω πόλωσης του δεσμού. Ο ορισμός με τον αριθμό οξείδωσης καλύπτει και τις δύο περιπτώσεις (πραγματική μεταφορά και φαινομενική μετατόπιση φορτίου), γι' αυτό είναι γενικότερος.

Άσκηση 22 (σελ. 35)

Ποια από τις θερμικές διασπάσεις δεν είναι οξειδοαναγωγή; α. 2HgO→2Hg+O₂. β. 2KClO₃→2KCl+3O₂. γ. CaCO₃→CaO+CO₂. δ. CH₄→C+2H₂.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ελέγχουμε τη μεταβολή Α.Ο. σε κάθε αντίδραση.

Λύση:

1. α. Hg: +2→0, O: -2→0 — μεταβάλλονται, είναι οξειδοαναγωγή.
2. β. Cl: +5→-1, O: -2→0 — μεταβάλλονται, είναι οξειδοαναγωγή.
3. γ. Ca παραμένει +2, C παραμένει +4, O παραμένει -2 — καμία μεταβολή, ΔΕΝ είναι οξειδοαναγωγή.
4. δ. C: -4→0, H: +1→0 — μεταβάλλονται, είναι οξειδοαναγωγή.

Απάντηση: γ. Η CaCO₃→CaO+CO₂ δεν είναι οξειδοαναγωγή.

Άσκηση 23 (σελ. 35)

Να συμπληρώσετε: Στην αντίδραση C+O₂→CO₂, ο C είναι .... σώμα. Στην αντίδραση C+2H₂→CH₄, ο C είναι .... σώμα.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ελέγχουμε αν ο C οξειδώνεται (αναγωγικό σώμα) ή ανάγεται (οξειδωτικό σώμα) σε κάθε αντίδραση.

Λύση:

1. C+O₂→CO₂: ο C πάει από Α.Ο.=0 σε +4 (οξειδώνεται) ⟹ δρα ως αναγωγικό σώμα.
2. C+2H₂→CH₄: ο C πάει από Α.Ο.=0 σε -4 (ανάγεται) ⟹ δρα ως οξειδωτικό σώμα.

Απάντηση: Στην πρώτη αντίδραση ο C είναι αναγωγικό σώμα. Στη δεύτερη ο C είναι οξειδωτικό σώμα.

Άσκηση 24 (σελ. 35)

Να καθορίσετε το οξειδωτικό και το αναγωγικό σώμα στις αντιδράσεις: P+5HNO₃→H₃PO₄+5NO₂+H₂O, CO+FeO→Fe+CO₂, MnO₂+4HCl→MnCl₂+Cl₂+2H₂O, 3Ag+4HNO₃→3AgNO₃+NO+2H₂O, Cl₂+2NaBr→2NaCl+Br₂.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Σε κάθε αντίδραση εντοπίζουμε ποιο στοιχείο αυξάνει (αναγωγικό) και ποιο ελαττώνει (οξειδωτικό) τον Α.Ο. του.

Λύση:

1. P+5HNO₃→H₃PO₄+5NO₂+H₂O: P: 0→+5 (οξειδώνεται) — αναγωγικό ο P. N: +5→+4 (ανάγεται) — οξειδωτικό το HNO₃.
2. CO+FeO→Fe+CO₂: C: +2→+4 (οξειδώνεται) — αναγωγικό το CO. Fe: +2→0 (ανάγεται) — οξειδωτικό το FeO.
3. MnO₂+4HCl→MnCl₂+Cl₂+2H₂O: Mn: +4→+2 (ανάγεται) — οξειδωτικό το MnO₂. Cl: -1→0 (οξειδώνεται, στα 2 από τα 4 HCl) — αναγωγικό το HCl.
4. 3Ag+4HNO₃→3AgNO₃+NO+2H₂O: Ag: 0→+1 (οξειδώνεται) — αναγωγικό ο Ag. N: +5→+2 (ανάγεται) — οξειδωτικό το HNO₃.
5. Cl₂+2NaBr→2NaCl+Br₂: Cl: 0→-1 (ανάγεται) — οξειδωτικό το Cl₂. Br: -1→0 (οξειδώνεται) — αναγωγικό το NaBr.

Απάντηση: Οξειδωτικό/αναγωγικό ανά αντίδραση: (1) HNO₃/P, (2) FeO/CO, (3) MnO₂/HCl, (4) HNO₃/Ag, (5) Cl₂/NaBr.

Άσκηση 25 (σελ. 35)

Να συμπληρώσετε: Στην αντίδραση SO₂+2H₂S→3S+2H₂O, το SO₂ δρα ως .... σώμα, γιατί το θείο .... από Α.Ο.=+4 σε Α.Ο.=.... . Στην αντίδραση SO₂+2HNO₃→H₂SO₄+2NO₂, το SO₂ δρα ως .... σώμα, γιατί το θείο .... από Α.Ο.=+4 σε Α.Ο.=.... .

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ελέγχουμε αν ο Α.Ο. του S στο SO₂ αυξάνεται (αναγωγικό) ή ελαττώνεται (οξειδωτικό) σε κάθε περίπτωση.

Λύση:

1. SO₂+2H₂S→3S+2H₂O: S(SO₂): +4→0, ελαττώνεται ⟹ το SO₂ ανάγεται, δρα ως οξειδωτικό.
2. SO₂+2HNO₃→H₂SO₄+2NO₂: S(SO₂): +4→+6, αυξάνεται ⟹ το SO₂ οξειδώνεται, δρα ως αναγωγικό.

Απάντηση: Πρώτη αντίδραση: το SO₂ δρα ως οξειδωτικό σώμα, γιατί το θείο ελαττώνεται από +4 σε 0. Δεύτερη αντίδραση: το SO₂ δρα ως αναγωγικό σώμα, γιατί το θείο αυξάνεται από +4 σε +6.

Άσκηση 26 (σελ. 35)

Να συμπληρώσετε: Στην αντίδραση H₂O₂+2HI→I₂+2H₂O, το H₂O₂ δρα ως .... σώμα, γιατί το οξυγόνο .... από Α.Ο.=-1 σε Α.Ο.=.... . Στην αντίδραση 5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄→5O₂+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O, το H₂O₂ δρα ως .... σώμα, γιατί το οξυγόνο .... από Α.Ο.=-1 σε Α.Ο.=.... .

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ελέγχουμε αν ο Α.Ο. του O στο H₂O₂ αυξάνεται (αναγωγικό) ή ελαττώνεται (οξειδωτικό).

Λύση:

1. H₂O₂+2HI→I₂+2H₂O: O(H₂O₂): -1→-2, ελαττώνεται ⟹ το H₂O₂ ανάγεται, δρα ως οξειδωτικό.
2. 5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄→5O₂+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O: O(H₂O₂): -1→0, αυξάνεται ⟹ το H₂O₂ οξειδώνεται, δρα ως αναγωγικό.

Απάντηση: Πρώτη αντίδραση: το H₂O₂ δρα ως οξειδωτικό σώμα, γιατί το οξυγόνο ελαττώνεται από -1 σε -2. Δεύτερη αντίδραση: το H₂O₂ δρα ως αναγωγικό σώμα, γιατί το οξυγόνο αυξάνεται από -1 σε 0.

Άσκηση 27 (σελ. 36)

Σε ποια αντίδραση το SO₂ δρα ως οξειδωτικό; α. SO₂+2HNO₃(πυκνό)→H₂SO₄+2NO₂. β. SO₂+Cl₂+2H₂O→2HCl+H₂SO₄. γ. SO₂+2Mg→2MgO+S. δ. 2SO₂+O₂→2SO₃.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το SO₂ δρα ως οξειδωτικό όταν ΤΟ ΙΔΙΟ ανάγεται, δηλαδή όταν ο Α.Ο. του S ελαττώνεται.

Λύση:

1. α. S: +4→+6 (οξειδώνεται) — το SO₂ είναι αναγωγικό εδώ.
2. β. S: +4→+6 (οξειδώνεται) — αναγωγικό.
3. γ. S: +4→0 (ανάγεται) — το SO₂ είναι οξειδωτικό εδώ (το Mg οξειδώνεται 0→+2).
4. δ. S: +4→+6 (οξειδώνεται) — αναγωγικό.

Απάντηση: γ. SO₂+2Mg→2MgO+S.

Άσκηση 28 (σελ. 36)

Σε ποια αντίδραση το H₂S δρα ως οξειδωτικό; α. H₂S+2NaOH→Na₂S+2H₂O. β. H₂S+Cl₂→2HCl+S. γ. 3H₂S+2HNO₃(αρ.)→3S+2NO+4H₂O. δ. H₂S+Mg→MgS+H₂.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το H₂S δρα ως οξειδωτικό όταν το ίδιο ανάγεται — εδώ αυτό συμβαίνει μέσω αναγωγής του υδρογόνου του σε H₂ (το θείο παραμένει -2, ως ανιόν S²⁻ στο προϊόν).

Λύση:

1. α. Καμία μεταβολή Α.Ο. — αντίδραση εξουδετέρωσης, δεν είναι καν οξειδοαναγωγική.
2. β. S: -2→0 (οξειδώνεται) — το H₂S είναι αναγωγικό εδώ.
3. γ. S: -2→0 (οξειδώνεται) — αναγωγικό.
4. δ. Mg: 0→+2 (οξειδώνεται, αναγωγικό), H(H₂S): +1→0 (ανάγεται σε H₂) — το H₂S ανάγεται μέσω του υδρογόνου του, άρα δρα ως οξειδωτικό.

Απάντηση: δ. H₂S+Mg→MgS+H₂.

Άσκηση 29 (σελ. 36)

Στις αντιδράσεις α. 2CHCl₃+O₂→2COCl₂+2HCl, β. 2CHCl₃+3/2 O₂→2COCl₂+Cl₂+H₂O, γ. CHCl₃+4NaOH→HCOONa+3NaCl+2H₂O, να σημειώσετε ποιες είναι οξειδοαναγωγικές και ποιες όχι.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Υπολογίζουμε τον Α.Ο. του C στο CHCl₃ (x+1-3=0 ⟹ x=+2), στο COCl₂ (x-2-2=0 ⟹ x=+4) και στο HCOONa/HCOO⁻ (-1=x+1-4 ⟹ x=+2), και ελέγχουμε τα άλλα στοιχεία.

Λύση:

1. α. C: +2→+4 (οξειδώνεται), O₂: 0→-2 (ανάγεται) — μεταβάλλονται Α.Ο., είναι οξειδοαναγωγική.
2. β. C: +2→+4 (οξειδώνεται), O₂: 0→-2 (ανάγεται) — είναι οξειδοαναγωγική.
3. γ. C στο CHCl₃ (+2) παραμένει +2 στο HCOONa, το Cl παραμένει -1 (ως Cl⁻ στο NaCl) — καμία μεταβολή Α.Ο., είναι απλή υδρόλυση/μεταθετική αντίδραση.

Απάντηση: Οξειδοαναγωγικές είναι οι α και β. Η γ δεν είναι οξειδοαναγωγική (μεταθετική/υδρόλυση).

Άσκηση 30 (σελ. 36)

Να συμπληρώσετε όσες από τις ακόλουθες αντιδράσεις γίνονται: α. Mg+HCl→ β. Cu+HBr→ γ. Fe+H₂SO₄(αρ)→ δ. Cl₂+MgI₂→ ε. I₂+NaBr→ στ. Zn+CuSO₄→ ζ. F₂+MgCl₂→ η. Br₂+NaF→ θ. Cu+AgNO₃→ ι. Cl₂+Al₂S₃→

Σκέψη / Μεθοδολογία: Μια αντίδραση απλής αντικατάστασης γίνεται μόνο αν το ελεύθερο στοιχείο είναι δραστικότερο (πιο αναγωγικό για μέταλλα, πιο οξειδωτικό για αμέταλλα) από το στοιχείο που θα αντικαταστήσει, με βάση τη σειρά δραστικότητας του πίνακα 1.3.

Λύση:

1. α. Mg δραστικότερο του H₂ ⟹ ΓΙΝΕΤΑΙ: Mg+2HCl→MgCl₂+H₂
2. β. Cu λιγότερο δραστικός του H₂ ⟹ ΔΕΝ ΓΙΝΕΤΑΙ
3. γ. Fe δραστικότερος του H₂ ⟹ ΓΙΝΕΤΑΙ: Fe+H₂SO₄(αρ)→FeSO₄+H₂
4. δ. Cl₂ πιο οξειδωτικό από I₂ ⟹ ΓΙΝΕΤΑΙ: Cl₂+MgI₂→MgCl₂+I₂
5. ε. I₂ λιγότερο οξειδωτικό από Br₂ ⟹ ΔΕΝ ΓΙΝΕΤΑΙ
6. στ. Zn δραστικότερος του Cu ⟹ ΓΙΝΕΤΑΙ: Zn+CuSO₄→ZnSO₄+Cu
7. ζ. F₂ το πιο οξειδωτικό αμέταλλο ⟹ ΓΙΝΕΤΑΙ: F₂+MgCl₂→MgF₂+Cl₂
8. η. Br₂ λιγότερο οξειδωτικό από F₂ ⟹ ΔΕΝ ΓΙΝΕΤΑΙ
9. θ. Cu δραστικότερος του Ag ⟹ ΓΙΝΕΤΑΙ: Cu+2AgNO₃→Cu(NO₃)₂+2Ag
10. ι. Το S²⁻ οξειδώνεται εύκολα από αλογόνα (βρίσκεται πολύ ψηλά στη σειρά αναγωγικής ισχύος ανιόντων) ⟹ ΓΙΝΕΤΑΙ: 3Cl₂+Al₂S₃→2AlCl₃+3S

Απάντηση: Γίνονται οι α, γ, δ, στ, ζ, θ, ι. Δεν γίνονται οι β, ε, η.

Άσκηση 31 (σελ. 36)

Να βρείτε τους συντελεστές: P+HNO₃(αρ)+H₂O→H₃PO₄+NO· Al+HNO₃(αρ)→Al(NO₃)₃+NO+H₂O· FeO+HNO₃→Fe(NO₃)₃+NO+H₂O· MnO₂+HBr→MnBr₂+Br₂+H₂O· KMnO₄+H₂S+H₂SO₄→MnSO₄+K₂SO₄+S+H₂O· K₂Cr₂O₇+HCl→CrCl₃+Cl₂+KCl+H₂O.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Εφαρμόζουμε τη μέθοδο μεταβολής Α.Ο. σε κάθε αντίδραση: βρίσκουμε τη μεταβολή Α.Ο. οξειδωτικού και αναγωγικού, τους εξισώνουμε, προσθέτουμε το κατάλληλο οξύ στα αντιδρώντα και ισοσταθμίζουμε το H με H₂O.

Λύση:

1. P: 0→+5 (Δ=5), N: +5→+2 (Δ=3) ⟹ 3P+5HNO₃+2H₂O→3H₃PO₄+5NO
2. Al: 0→+3 (Δ=3)=N: +5→+2 (Δ=3) ⟹ 1:1, + 3 ακόμη HNO₃ ως οξύ για το Al(NO₃)₃ ⟹ Al+4HNO₃→Al(NO₃)₃+NO+2H₂O
3. Fe: +2→+3 (Δ=1)×3=N: +5→+2 (Δ=3) ⟹ 3FeO, +9 HNO₃ ως οξύ (3×3 NO₃⁻) +1 ανάγεται ⟹ 3FeO+10HNO₃→3Fe(NO₃)₃+NO+5H₂O
4. Mn: +4→+2 (Δ=2)=Br: -1→0 (Δ=2 ανά Br₂) ⟹ 1:1, +2 ακόμη HBr ως οξύ για MnBr₂ ⟹ MnO₂+4HBr→MnBr₂+Br₂+2H₂O
5. Mn: +7→+2 (Δ=5)×2=S: -2→0 (Δ=2)×5 ⟹ 2KMnO₄+5H₂S, +3H₂SO₄ ως οξύ (2 για MnSO₄ +1 για K₂SO₄) ⟹ 2KMnO₄+5H₂S+3H₂SO₄→2MnSO₄+K₂SO₄+5S+8H₂O
6. Cr: +6→+3 (Δ=3)×2=6=Cl: -1→0 (Δ=1)×6 ⟹ 1K₂Cr₂O₇:3Cl₂(6 Cl οξειδωμένα)+6 Cl ως CrCl₃+2 Cl ως KCl=14 HCl συνολικά ⟹ K₂Cr₂O₇+14HCl→2CrCl₃+3Cl₂+2KCl+7H₂O

Απάντηση: 3P+5HNO₃+2H₂O→3H₃PO₄+5NO· Al+4HNO₃→Al(NO₃)₃+NO+2H₂O· 3FeO+10HNO₃→3Fe(NO₃)₃+NO+5H₂O· MnO₂+4HBr→MnBr₂+Br₂+2H₂O· 2KMnO₄+5H₂S+3H₂SO₄→2MnSO₄+K₂SO₄+5S+8H₂O· K₂Cr₂O₇+14HCl→2CrCl₃+3Cl₂+2KCl+7H₂O.

Άσκηση 32 (σελ. 37)

Να συμπληρώσετε: P+HNO₃(πυκνό)→H₃PO₄+... · C+H₂SO₄(πυκνό)→CO₂+... · Ag+HNO₃(αρ)→ · KMnO₄+FeCl₂+HCl→ · K₂Cr₂O₇+CO+H₂SO₄→

Σκέψη / Μεθοδολογία: Βρίσκουμε τα προϊόντα από τους πίνακες 1.3 και ισοσταθμίζουμε με τη μέθοδο μεταβολής Α.Ο.

Λύση:

1. P: 0→+5 (Δ5), N: +5→+4 (Δ1)×5 ⟹ P+5HNO₃→H₃PO₄+5NO₂+H₂O
2. C: 0→+4 (Δ4), S: +6→+4 (Δ2)×2 ⟹ C+2H₂SO₄→CO₂+2SO₂+2H₂O
3. Ag: 0→+1 (Δ1)×3, N: +5→+2 (Δ3) ⟹ 3Ag+4HNO₃→3AgNO₃+NO+2H₂O
4. Mn: +7→+2 (Δ5), Fe: +2→+3 (Δ1)×5 ⟹ KMnO₄+5FeCl₂+8HCl→MnCl₂+5FeCl₃+KCl+4H₂O
5. Cr: +6→+3 (Δ3)×2=6, C: +2→+4 (Δ2)×3 ⟹ K₂Cr₂O₇+3CO+4H₂SO₄→Cr₂(SO₄)₃+3CO₂+K₂SO₄+4H₂O

Απάντηση: P+5HNO₃→H₃PO₄+5NO₂+H₂O· C+2H₂SO₄→CO₂+2SO₂+2H₂O· 3Ag+4HNO₃→3AgNO₃+NO+2H₂O· KMnO₄+5FeCl₂+8HCl→MnCl₂+5FeCl₃+KCl+4H₂O· K₂Cr₂O₇+3CO+4H₂SO₄→Cr₂(SO₄)₃+3CO₂+K₂SO₄+4H₂O.

Άσκηση 33 (σελ. 38)

Να συμπληρώσετε: NaBrO+NH₃→N₂+... · KClO₃+FeSO₄+H₂SO₄→KCl+... · CaOCl₂(χλωράσβεστος)+SnSO₄+H₂SO₄→CaCl₂+... · Cu₂O+HNO₃(αρ)→Cu(NO₃)₂+... · FeO+H₂SO₄(πυκνό)→Fe₂(SO₄)₃+...

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ισοσταθμίζουμε με τη μέθοδο μεταβολής Α.Ο., σημειώνοντας ότι στη χλωράσβεστο μόνο το Cl του ανιόντος OCl⁻ (Α.Ο.=+1) ανάγεται σε Cl⁻ (-1), ενώ το ήδη υπάρχον Cl⁻ παραμένει αμετάβλητο.

Λύση:

1. Br(BrO⁻): +1→-1 (Δ2), N: -3→0 (Δ3)×2=6 ⟹ 3NaBrO+2NH₃→N₂+3NaBr+3H₂O
2. Cl: +5→-1 (Δ6), Fe: +2→+3 (Δ1)×6 ⟹ KClO₃+6FeSO₄+3H₂SO₄→KCl+3Fe₂(SO₄)₃+3H₂O
3. Cl(OCl⁻): +1→-1 (Δ2), Sn: +2→+4 (Δ2) ⟹ CaOCl₂+SnSO₄+H₂SO₄→CaCl₂+Sn(SO₄)₂+H₂O
4. Cu: +1→+2 (Δ1)×2=2, N: +5→+2 (Δ3) ⟹ 3Cu₂O+14HNO₃→6Cu(NO₃)₂+2NO+7H₂O
5. Fe: +2→+3 (Δ1)×2=2, S: +6→+4 (Δ2) ⟹ 2FeO+4H₂SO₄→Fe₂(SO₄)₃+SO₂+4H₂O

Απάντηση: 3NaBrO+2NH₃→N₂+3NaBr+3H₂O· KClO₃+6FeSO₄+3H₂SO₄→KCl+3Fe₂(SO₄)₃+3H₂O· CaOCl₂+SnSO₄+H₂SO₄→CaCl₂+Sn(SO₄)₂+H₂O· 3Cu₂O+14HNO₃→6Cu(NO₃)₂+2NO+7H₂O· 2FeO+4H₂SO₄→Fe₂(SO₄)₃+SO₂+4H₂O.

Άσκηση 34 (σελ. 38)

Να συμπληρώσετε: SO₂+H₂S→S+S+... · SO₂+Mg→MgO+... · SO₂+HNO₃(πυκνό)→NO₂+... · SO₂+K₂Cr₂O₇+H₂SO₄→

Σκέψη / Μεθοδολογία: Σε καθεμία ελέγχουμε αν το SO₂ οξειδώνεται (αναγωγικό) ή ανάγεται (οξειδωτικό) και ισοσταθμίζουμε με τη μέθοδο μεταβολής Α.Ο.

Λύση:

1. S(SO₂): +4→0 (ανάγεται), S(H₂S): -2→0 (οξειδώνεται) ⟹ SO₂+2H₂S→3S+2H₂O
2. S(SO₂): +4→0 (Δ4, ανάγεται), Mg: 0→+2 (Δ2)×2 ⟹ SO₂+2Mg→2MgO+S
3. S(SO₂): +4→+6 (Δ2, οξειδώνεται), N: +5→+4 (Δ1)×2 ⟹ SO₂+2HNO₃→H₂SO₄+2NO₂
4. S(SO₂): +4→+6 (Δ2, οξειδώνεται)×3, Cr: +6→+3 (Δ3)×2=6 ⟹ K₂Cr₂O₇+3SO₂+H₂SO₄→Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+H₂O

Απάντηση: SO₂+2H₂S→3S+2H₂O· SO₂+2Mg→2MgO+S· SO₂+2HNO₃→H₂SO₄+2NO₂· K₂Cr₂O₇+3SO₂+H₂SO₄→Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+H₂O.

Άσκηση 35 (σελ. 38)

Να συμπληρώσετε: H₂O₂+HI→I₂+... · H₂O₂+FeCl₂+HCl→FeCl₃+... · H₂O₂+KMnO₄+H₂SO₄→MnSO₄+...

Σκέψη / Μεθοδολογία: Σε καθεμία ελέγχουμε τον ρόλο του H₂O₂ και ισοσταθμίζουμε με τη μέθοδο μεταβολής Α.Ο.

Λύση:

1. O(H₂O₂): -1→-2 (ανάγεται, οξειδωτικό), I: -1→0 (Δ1)×2 ⟹ H₂O₂+2HI→I₂+2H₂O
2. O(H₂O₂): -1→-2 (ανάγεται, Δ2), Fe: +2→+3 (Δ1)×2 ⟹ H₂O₂+2FeCl₂+2HCl→2FeCl₃+2H₂O
3. O(H₂O₂): -1→0 (οξειδώνεται, αναγωγικό εδώ), Mn: +7→+2 (Δ5) ⟹ 5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄→5O₂+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O

Απάντηση: H₂O₂+2HI→I₂+2H₂O· H₂O₂+2FeCl₂+2HCl→2FeCl₃+2H₂O· 5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄→5O₂+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O.

Άσκηση 36 (σελ. 38)

Κατά την αντίδραση χλωρίου με πυκνό διάλυμα KOH σχηματίζεται KCl και KClO₃: Cl₂+KOH→KCl+KClO₃. Να βρείτε ποιο στοιχείο ανάγεται και ποιο οξειδώνεται και να συμπληρώσετε την αντίδραση.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Πρόκειται για αντίδραση δυσαναλογισμού (αυτοοξειδοαναγωγή): το ίδιο στοιχείο (Cl, Α.Ο.=0 στο Cl₂) ταυτόχρονα ανάγεται (σε Cl⁻, -1) και οξειδώνεται (σε ClO₃⁻, +5). Ισοσταθμίζουμε εξισώνοντας τη συνολική μεταβολή.

Λύση:

1. Cl → Cl⁻: 0→-1, μεταβολή 1 (ανάγεται)
2. Cl → ClO₃⁻: 0→+5, μεταβολή 5 (οξειδώνεται)
3. Για ισοζύγιο ηλεκτρονίων χρειάζονται 5 άτομα Cl ανηγμένα για κάθε 1 οξειδωμένο: 5 Cl (ως Cl⁻) + 1 Cl (ως ClO₃⁻) = 6 άτομα Cl = 3 Cl₂
4. 3Cl₂+6KOH→5KCl+KClO₃+3H₂O — έλεγχος K: 6=5+1 ✓, O: 6=3+3 ✓, H: 6=6 ✓

Απάντηση: Το χλώριο ανάγεται (σχηματίζοντας Cl⁻ στο KCl) και οξειδώνεται (σχηματίζοντας ClO₃⁻ στο KClO₃) ταυτόχρονα — πρόκειται για δυσαναλογισμό: 3Cl₂+6KOH→5KCl+KClO₃+3H₂O.

Άσκηση 37 (σελ. 39)

Ποιος είναι ο όγκος του εκλυόμενου NO σε STP κατά την πλήρη διάλυση 21,6 g Ag σε αραιό διάλυμα HNO₃;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Γράφουμε την ισοσταθμισμένη αντίδραση και δουλεύουμε με απλή μέθοδο των 3.

Λύση:

1. 3Ag+4HNO₃→3AgNO₃+NO+2H₂O
2. mol Ag = 21,6/108 = 0,2 mol
3. Αναλογία 3 mol Ag : 1 mol NO ⟹ mol NO = 0,2/3 = 0,0667 mol
4. V(NO) = 0,0667×22,4 = 1,49 L

Απάντηση: V(NO) ≈ 1,49 L σε STP.

Άσκηση 38 (σελ. 39)

10 g ακάθαρτου χαλκού διαλύονται σε περίσσεια πυκνού θερμού H₂SO₄ και εκλύονται 3,36 L SO₂ σε STP. Ποια η % περιεκτικότητα του ακάθαρτου Cu σε καθαρό (οι προσμίξεις δεν αντιδρούν);

Σκέψη / Μεθοδολογία: Μόνο ο καθαρός Cu αντιδρά με το πυκνό H₂SO₄· από τα mol SO₂ βρίσκουμε τα mol και τη μάζα του καθαρού Cu.

Λύση:

1. Cu+2H₂SO₄(πυκνό)→CuSO₄+SO₂+2H₂O
2. mol SO₂ = 3,36/22,4 = 0,15 mol = mol Cu (αναλογία 1:1)
3. m(Cu καθαρό) = 0,15×63,5 = 9,525 g
4. % καθαρότητα = (9,525/10)×100 = 95,25%

Απάντηση: Η % περιεκτικότητα σε καθαρό Cu είναι 95,25%.

Άσκηση 39 (σελ. 39)

20 g κράματος Cu-Zn προστίθενται σε περίσσεια HCl και εκλύονται 4,48 L H₂ σε STP. Ποια η περιεκτικότητα του κράματος σε Cu;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Μόνο ο Zn αντιδρά με το HCl (ο Cu είναι λιγότερο δραστικός από το H₂ και δεν αντιδρά).

Λύση:

1. Zn+2HCl→ZnCl₂+H₂
2. mol H₂ = 4,48/22,4 = 0,2 mol = mol Zn
3. m(Zn) = 0,2×65 = 13 g
4. m(Cu) = 20-13 = 7 g ⟹ %Cu = (7/20)×100 = 35%

Απάντηση: Η περιεκτικότητα του κράματος σε Cu είναι 35%.

Άσκηση 40 (σελ. 40)

27,95 g κράματος Cu-Ag διαλύονται πλήρως σε περίσσεια πυκνού H₂SO₄ και εκλύονται 4,48 L SO₂ σε STP. Ποια η σύσταση του κράματος;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Και τα δύο μέταλλα αντιδρούν με πυκνό H₂SO₄, με διαφορετική αναλογία SO₂ ανά mol μετάλλου — στήνουμε σύστημα δύο εξισώσεων με αγνώστους τα mol Cu (x) και Ag (y).

Λύση:

1. Cu+2H₂SO₄→CuSO₄+SO₂+2H₂O (1 SO₂ ανά Cu)
2. 2Ag+2H₂SO₄→Ag₂SO₄+SO₂+2H₂O (1 SO₂ ανά 2 Ag, δηλαδή 0,5 SO₂ ανά Ag)
3. mol SO₂ = 4,48/22,4 = 0,2 mol ⟹ x+0,5y=0,2
4. Μάζα: 63,5x+108y=27,95
5. Λύνοντας το σύστημα: y=0,2 mol Ag, x=0,1 mol Cu

Απάντηση: Το κράμα περιέχει 0,1 mol Cu (6,35 g) και 0,2 mol Ag (21,6 g).

Άσκηση 41 (σελ. 40)

Μέταλλο Μ έχει ατομικό αριθμό 20 και είναι πιο αναγωγικό από το H₂. 8 g του Μ διαλύονται σε περίσσεια HCl και εκλύονται 4,48 L H₂ σε STP. Ποια η σχετική ατομική μάζα του Μ;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το Μ με ατομικό αριθμό 20 έχει σθένος +2 (πρόκειται για Ca), άρα η αντίδραση είναι M+2HCl→MCl₂+H₂.

Λύση:

1. mol H₂ = 4,48/22,4 = 0,2 mol = mol M (αναλογία 1:1)
2. A_r = 8/0,2 = 40

Απάντηση: A_r(M) = 40 (το Μ είναι το ασβέστιο, Ca).

Άσκηση 42 (σελ. 40)

Πόσος είναι ο ελάχιστος όγκος διαλύματος KMnO₄ 0,1 M που χρειάζεται για την πλήρη οξείδωση 200 mL διαλύματος FeSO₄ 0,5 M παρουσία H₂SO₄;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Χρησιμοποιούμε την ισοσταθμισμένη ιοντική αντίδραση MnO₄⁻+5Fe²⁺+8H⁺→Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O.

Λύση:

1. mol Fe²⁺ = 0,2 L×0,5 M = 0,1 mol
2. Αναλογία 1 mol MnO₄⁻ : 5 mol Fe²⁺ ⟹ mol KMnO₄ = 0,1/5 = 0,02 mol
3. V(KMnO₄) = 0,02/0,1 = 0,2 L = 200 mL

Απάντηση: Ο ελάχιστος όγκος διαλύματος KMnO₄ είναι 200 mL.

Άσκηση 43 (σελ. 40)

200 mL διαλύματος KMnO₄ (Α) χρειάζονται για να οξειδώσουν πλήρως 40 mL διαλύματος SnCl₂ 0,2 M παρουσία HCl. Ποια η περιεκτικότητα του (Α) σε mol/L;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Χρησιμοποιούμε την ισοσταθμισμένη ιοντική αντίδραση 2MnO₄⁻+5Sn²⁺+16H⁺→2Mn²⁺+5Sn⁴⁺+8H₂O.

Λύση:

1. mol Sn²⁺ = 0,04 L×0,2 M = 0,008 mol
2. Αναλογία 2 mol MnO₄⁻ : 5 mol Sn²⁺ ⟹ mol KMnO₄ = 0,008×2/5 = 0,0032 mol
3. M(Α) = 0,0032/0,2 = 0,016 mol/L

Απάντηση: Η περιεκτικότητα του διαλύματος (Α) είναι 0,016 M.

Άσκηση 44 (σελ. 40)

11,9 g Sn απαιτούν, για να οξειδωθούν πλήρως σε μια και μόνη χλωριούχο ένωση SnCl_x, 400 mL διαλύματος KMnO₄ 0,1 M παρουσία HCl. Να υπολογίσετε το x.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Βρίσκουμε τα mol e⁻ που προσλαμβάνει το KMnO₄ (5 e⁻ ανά MnO₄⁻) και τα εξισώνουμε με τα mol e⁻ που αποβάλλει ο μεταλλικός Sn (x e⁻ ανά άτομο, αφού ξεκινά από Α.Ο.=0).

Λύση:

1. mol KMnO₄ = 0,4×0,1 = 0,04 mol ⟹ mol e⁻ προσλαμβανόμενα = 0,04×5 = 0,2 mol
2. mol Sn = 11,9/119 = 0,1 mol (χρησιμοποιώντας A_r(Sn)=119)
3. mol e⁻ αποβαλλόμενα = 0,1×x = 0,2 ⟹ x=2

Απάντηση: x = 2 (σχηματίζεται SnCl₂).

Άσκηση 55 (σελ. 42)

Σε χημικό εργαστήριο υπάρχουν ένα δοχείο από χαλκό και δύο από αργίλιο. Σε ποιο ΕΙΔΟΣ δοχείου (Cu ή Al) πρέπει να αποθηκευτεί καθένα από τα διαλύματα: 1. FeSO₄, 2. KCl, 3. MgSO₄, 4. Mg(NO₃)₂, 5. HCl;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ένα δοχείο αντιδρά με το διάλυμα μόνο αν το μέταλλό του είναι δραστικότερο από το μέταλλο/κατιόν του διαλύματος (σειρά δραστικότητας: ...Mg,Al,...,Fe,...,H₂,...,Cu...).

Λύση:

1. FeSO₄: το Al είναι δραστικότερο από το Fe (θα το εκτοπίσει: 2Al+3FeSO₄→Al₂(SO₄)₃+3Fe) — ΔΕΝ αποθηκεύεται σε Al. Ο Cu είναι λιγότερο δραστικός από το Fe — ασφαλές. ⟹ δοχείο Cu.
2. KCl: το K είναι πολύ πιο δραστικό και από τα δύο μέταλλα — καμία αντίδραση με Al ή Cu ⟹ ασφαλές και στα δύο, προτείνεται Al (εξοικονόμηση του μοναδικού δοχείου Cu).
3. MgSO₄: το Mg είναι δραστικότερο από το Al — καμία αντίδραση ⟹ ασφαλές σε Al.
4. Mg(NO₃)₂: όμοια με το MgSO₄ ⟹ ασφαλές σε Al.
5. HCl: το Al αντιδρά έντονα με το HCl (2Al+6HCl→2AlCl₃+3H₂), ο Cu δεν αντιδρά με το μη οξειδωτικό HCl ⟹ δοχείο Cu.

Απάντηση: FeSO₄ και HCl στο χάλκινο δοχείο· KCl, MgSO₄ και Mg(NO₃)₂ σε δοχεία αργιλίου (καμία αντίδραση με κανένα από τα δύο μέταλλα).

Πρόσεξε:

• Το FeSO₄ και το HCl είναι τα μόνα διαλύματα που ΔΕΝ μπορούν να αποθηκευτούν στο αργίλιο, γι' αυτό μοιράζονται το μοναδικό δοχείο χαλκού.

Άσκηση 56 (σελ. 42)

α. Μεταλλικός Hg ανάγει K₂Cr₂O₇ παρουσία HCl σε ένωση μονοσθενούς ή δισθενούς Hg· 10 g Hg ανάγονται πλήρως από 25 mL διαλύματος K₂Cr₂O₇ 1/3 M. Να βρεθεί ο Α.Ο. του Hg. β. Αν η οξείδωση γίνει ώστε να παραχθεί μείγμα ενώσεων μονοσθενούς και δισθενούς Hg, και 10 g Hg οξειδώνονται πλήρως από 45 mL διαλύματος K₂Cr₂O₇ 1/3 M, να βρεθεί το % ποσοστό του Hg που οξειδώνεται σε Hg²⁺.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Χρησιμοποιούμε το ηλεκτρονιακό ισοζύγιο: Cr₂O₇²⁻+14H⁺+6e⁻→2Cr³⁺+7H₂O, δηλαδή κάθε mol K₂Cr₂O₇ προσλαμβάνει 6 mol e⁻.

Λύση:

1. α. mol K₂Cr₂O₇ = 0,025×(1/3) = 1/120 mol ⟹ mol e⁻ προσλαμβανόμενα = 6×(1/120) = 0,05 mol
2. mol Hg = 10/200 = 0,05 mol (A_r(Hg)≈200)
3. Αν όλο το Hg γίνεται Hg⁺ (x=1, χάνει 1e⁻ έκαστο): 0,05×1=0,05 mol e⁻ — ταιριάζει ακριβώς ⟹ Α.Ο.(Hg)=+1
4. β. mol K₂Cr₂O₇ = 0,045×(1/3) = 0,015 mol ⟹ mol e⁻ = 0,015×6 = 0,09 mol
5. Έστω f το κλάσμα του Hg που γίνεται Hg²⁺ (χάνει 2e⁻) και (1-f) που γίνεται Hg⁺ (χάνει 1e⁻): 0,05×[2f+(1-f)]=0,09 ⟹ 0,05×(1+f)=0,09 ⟹ 1+f=1,8 ⟹ f=0,8

Απάντηση: α. Ο Α.Ο. του Hg στην ένωση που σχηματίζεται είναι +1 (μονοσθενής υδράργυρος). β. Το 80% του Hg οξειδώνεται σε Hg²⁺ (το υπόλοιπο 20% σε Hg⁺).

Άσκηση 57 (σελ. 42)

Έλασμα σιδήρου 5 g βυθίζεται σε διάλυμα CuSO₄, επιχαλκώνεται και ζυγίζει μετά: α. 4,9 g, β. 5,075 g, γ. 15 g. Ποια περίπτωση είναι σωστή και ποια η μάζα του Cu που αποτέθηκε; (Ο Fe παίρνει συνήθως τον μικρότερο Α.Ο. του.)

Σκέψη / Μεθοδολογία: Στην αντίδραση Fe+CuSO₄→FeSO₄+Cu, κάθε mol Fe (56 g) που διαλύεται αντικαθίσταται από 1 mol Cu (63,5 g) που αποτίθεται — άρα η μάζα του ελάσματος ΠΑΝΤΑ αυξάνεται (Cu βαρύτερος από Fe), κατά 7,5 g ανά mol Fe που αντιδρά.

Λύση:

1. Αφού η μάζα πρέπει να αυξηθεί, αποκλείεται η περίπτωση α (4,9 g < 5 g).
2. Η περίπτωση γ (15 g) θα απαιτούσε αντίδραση πολύ μεγαλύτερης ποσότητας Fe απ' όση υπάρχει στο έλασμα (5 g) — αδύνατη φυσικά.
3. Άρα σωστή είναι η β: αύξηση μάζας = 5,075-5 = 0,075 g = 7,5 g/mol × mol Fe που αντέδρασε ⟹ mol Fe = 0,075/7,5 = 0,01 mol
4. m(Cu που αποτέθηκε) = 0,01×63,5 = 0,635 g

Απάντηση: Σωστή είναι η περίπτωση β (5,075 g). Η μάζα του Cu που αποτέθηκε είναι 0,635 g.

Άσκηση 58 (σελ. 42)

Καίγονται πλήρως 8 g S, σχηματίζεται SO₂ το οποίο αντιδρά πλήρως με ίση mol ποσότητα υδατικού διαλύματος Cl₂ (SO₂+Cl₂+2H₂O→2HCl+H₂SO₄). Το διάλυμα που προκύπτει περιέχει δύο οξέα, τα οποία εξουδετερώνονται πλήρως από διάλυμα NaOH 0,5 M. Ποιος ο όγκος NaOH που απαιτείται;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ακολουθούμε την αλυσίδα S→SO₂→(HCl+H₂SO₄)→εξουδετέρωση, μετρώντας τα συνολικά mol H⁺ που πρέπει να εξουδετερωθούν.

Λύση:

1. mol S = 8/32 = 0,25 mol ⟹ mol SO₂ = 0,25 mol (S+O₂→SO₂)
2. SO₂+Cl₂+2H₂O→2HCl+H₂SO₄: από 0,25 mol SO₂ προκύπτουν 0,5 mol HCl και 0,25 mol H₂SO₄
3. Συνολικά mol H⁺ = 0,5×1 + 0,25×2 = 0,5+0,5 = 1,0 mol
4. mol NaOH = mol H⁺ = 1,0 mol (1:1) ⟹ V = 1,0/0,5 = 2 L

Απάντηση: Απαιτούνται 2 L διαλύματος NaOH 0,5 M.