Окислительно восстановительные реакции задания

Как правильно расставить коэффициенты в уравнении реакции окисления-восстановления

Задание 231.
Реакции выражаются схемами:
Р + НClО 3 + Н 2 О ⇔ Н 3 РО 4 + НCl;
Н 3 AsO 3 + KMnO 42 SO 4 ⇔ Н 3 AsO 4 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.
Решение:
Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях. Коэффициенты для восстановителя и окислителя идентичны для продуктов окисления и восстановления. . Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

уравнения электронного баланса:

Окислительно восстановительные реакции задания

6P 0 + 5I +5 = 6P +5 + I -1

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов тридцать. Разделив это число на 6, получаем коэффициент 5 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 30 на 5 получаем коэффициент 6 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:

реклама тут 1

В данной реакции: P – восстановитель, НIО3 – окислитель; P окисляется до Н3PO4, НIО3 – восстанавливается до HI.

Уравнения электронного баланса:

Окислительно восстановительные реакции задания

5As 3+ + 2Mn 7+ = 5As 5+ + 2Mn 2+

реклама тут 2

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов десять. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:

В данной реакции: Н 3 AsO 3 – восстановитель, KMnO 4 – окислитель; Н 3 AsO 3 окисляется до Н 3 AsO 4, KMnO 4 – восстанавливается до MnSO 4.

Задание 232.
Реакции выражаются схемами:
NaCrO2 + Br2 + NaOH ⇔ Na2CrO4 + NaBr + H2O
FeS + HNO3 ⇔ Fe(NO3)2 + S + NO + H2O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.
Решение:
Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях. Коэффициенты для восстановителя и окислителя идентичны для продуктов окисления и восстановления. . Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

уравнения электронного баланса:

Окислительно восстановительные реакции задания

2Cr 3+ + 3Br2 0 = 2Cr 6+ + 6Br -

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 2, получаем коэффициент 3 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 3 получаем коэффициент 2 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:

В данной реакции: NaCrO2 – восстановитель, Br2 – окислитель; NaCrO2 окисляется до Na2CrO4, Br2 – восстанавливается до NaBr.

Уравнения электронного баланса:

Окислительно восстановительные реакции задания

3S 2- + 2N 5+ = 3S 0 + 2N 2+

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 3, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 2 получаем коэффициент 3 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:

В данной реакции: FeS – восстановитель, HNO3 – окислитель; FeS окисляется до S, HNO3 – восстанавливается до NO.

Задание 233.
Реакции выражаются схемами:
HNO3 + Zn ⇔ N2O + Zn(NO3)2 + H2O;
FeSO4 + KClO3 + H2SO4 ⇔ Fe2(SO4)3 + KCl + H2O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.
Решение:
Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях. Коэффициенты для восстановителя и окислителя идентичны для продуктов окисления и восстановления. . Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

уравнения электронного баланса:

Окислительно восстановительные реакции задания

4Zn 0 + 2N 5+ = 4Zn 2+ + 2N +

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов восемь. Разделив это число на 4, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 8 на 2 получаем коэффициент 4 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:

В данной реакции: Zn – восстановитель, HNO3 – окислитель; Zn окисляется до Zn(NO3)2, HNO3 – восстанавливается до N2O.

Уравнения электронного баланса:

Окислительно восстановительные реакции задания

6Fe 2+ + Cl 5+ = 6Fe 3+ + Cl -

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 6, получаем коэффициент 1 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 1 получаем коэффициент 6 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:

В данной реакции: FeSO4 – восстановитель, KClO3 – окислитель; FeSO4 окисляется до Fe2(SO4)3, KClO3 – восстанавливается до KCl.

Задание 234.
Реакции выражаются схемами:
K2Cr2O7 + HCl ⇔ Cl2 + CrCl3 + KCl + H2O;
Au + HNO3 + HCl ⇔ AuCl3 + NO + H2O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.
Решение:
Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях. Коэффициенты для восстановителя и окислителя идентичны для продуктов окисления и восстановления. . Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

уравнения электронного баланса:

Окислительно восстановительные реакции задания

2Cr 6+ + 6Cl - = 2Cr 3+ + 3Cl2 0

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 3, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 2 получаем коэффициент 3 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:

В данной реакции: HCl – восстановитель, K2Cr2O7 – окислитель; HCl окисляется до Сl2, K2Cr2O7 – восстанавливается до CrCl3.

б) Au + HNO 3 + HCl ⇔ AuCl 3 + NO + H 2 O

Уравнения электронного баланса:

Окислительно восстановительные реакции задания

Au 0 + N 5+ = Au 3+ + N 2+

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Здесь число отданных электронов и число принятых электронов равно 3, поэтому коэффициенты при восстановителе и окислителе, и перед продуктами окисления и восстановления равны 1. Молекулярное уравнение реакции:

Au + HNO 3 + 3HCl ⇔ AuCl 3 + NO + 2H 2 O

В данной реакции: Au – восстановитель, HNO3 – окислитель; Au окисляется до AuCl3, HNO3 – восстанавливается до NO.

Задание 235.
Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) NH3 и КМnO4 б) HNO2 и HI; в) НСI и Н2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
КМnO4 + КNO2 + Н2SO4 ⇔ МnSO4 + КNO3 + К2SO4 + Н2O
Решение:
а) Степень окисления в NH3 n(N) = -3 (низшая); в KMnO4 n(Mn) = +7 (высшая). Так как азот находится в своей низшей степени окисления, а марганец – в своей высшей степени окисления, то взятые вещества могут взаимодействовать друг с другом, причём NH3 является окислителем, а KMnO4 – восстановителем.

б) в HNO2 n(N) = +3 (промежуточная); в HI n(I) = -1 (низшая). Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем HI является окислителем, а HNO2 – восстановителем.

в) в HCl n(Cl) = -1 (низшая); в H2S n(S) = -2 (низшая). Так как и хлор, и сера находятся в своей низшей степени окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут.

г) КМnO 4 + КNO 2 + Н 2 SO 4 ⇔ МnSO 4 + КNO 3 + К 2 SO 4 + Н 2 O
Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях. Коэффициенты для восстановителя и окислителя идентичны для продуктов окисления и восстановления. . Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

уравнения электронного баланса:

Окислительно восстановительные реакции задания

2Mn 7+ + 5N 3+ = 2Mn 2+ + 5N 5+

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов десять. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:

Окислительно восстановительные реакции задания

Задание 1. Составить уравнения ОВР с помощью метода электронного баланса, определить тип ОВР.

1. Цинк + дихромат калия + серная кислота = сульфат цинка + сульфат хрома(III) + сульфат калия + вода.

2. Сульфат олова(II) + перманганат калия + серная кислота = сульфат олова(IV) + сульфат марганца + сульфат калия + вода.

3. Йодид натрия + перманганат калия + гидроксид калия = йод + манганат калия + гидроксид натрия.

4. Сера + хлорат калия + вода = хлор + сульфат калия + серная кислота.

5. Йодид калия + перманганат калия + серная кислота = сульфат марганца(II) + йод + сульфат калия + вода.

6. Сульфат железа(II) + дихромат калия + серная кислота = сульфат железа(III) + сульфат хрома(III) + сульфат калия + вода.

7. Нитрат аммония = оксид азота(I) + вода.

8. Фосфор + азотная кислота = фосфорная кислота + оксид азота(IV) + вода.

9. Азотистая кислота = азотная кислота + оксид азота(II) + вода.

10. Хлорат калия + соляная кислота = хлор + хлорид калия + вода.

11. Дихромат аммония = азот + оксид хрома(III) + вода.

12. Гидроксид калия + хлор = хлорид калия + хлорат калия + вода.

13. Оксид серы(IV) + бром + вода = серная кислота + бромоводородная кислота.

14. Оксид серы(IV) + сероводород = сера + вода.

15. Сульфит натрия = сульфид натрия + сульфат натрия.

16. Перманганат калия + соляная кислота = хлорид марганца(II) + хлор + хлорид калия + вода.

17. Ацетилен + кислород = углекислый газ + вода.

18. Нитрит калия + перманганат калия + серная кислота = нитрат калия + сульфат марганца(II) + сульфат калия + вода.

19. Кремний + гидроксид калия + вода = силикат калия + водород.

20. Платина + азотная кислота + соляная кислота = хлорид платины(IV) + оксид азота(II) + вода.

21. Сульфид мышьяка + азотная кислота = мышьяковая кислота + сернистый газ + диоксид азота + вода.

22. Перманганат калия = манганат калия + оксид марганца(IV) + кислород.

23. Сульфид меди(I) + кислород + карбонат кальция = оксид меди(II) + сульфит кальция +
+ углекислый газ.

24. Хлорид железа(II) + перманганат калия + соляная кислота = хлорид железа(III) + хлор +
+ хлорид марганца(II) + хлорид калия + вода.

25. Сульфит железа(II) + перманганат калия + серная кислота = сульфат железа(III) + сульфат марганца(II) + сульфат калия + вода.

Ответы на упражнения задания 1

Задачник по общей и неорганической химии

2.2. Окислительно-восстановительные реакции

К окислительно-восстановительным реакциям относятся химические реакции, которые сопровождаются изменением степеней окисления элементов. В уравнениях таких реакций подбор коэффициентов проводят составлением электронного баланса. Метод подбора коэффициентов с помощью электронного баланса складывается из следующих этапов:

а) записывают формулы реагентов и продуктов, а затем находят элементы, которые повышают и понижают свои степени окисления, и выписывают их отдельно:

б) составляют уравнения полуреакций восстановления и окисления, соблюдая законы сохранения числа атомов и заряда в каждой полуреакции :

полуреакция восстановления Cl V + 6 e - = Cl - I

полуреакция окисления Mn II - 2 e - = Mn IV

в) подбирают дополнительные множители для уравнения полуреакций так, чтобы закон сохранения заряда выполнялся для реакции в целом, для чего число принятых электронов в полуреакциях восстановления делают равным числу отданных электронов в полуреакции окисления:

Cl V + 6 e - = Cl - I 1

Mn II - 2 e - = Mn IV 3

г) проставляют (по найденным множителям) стехиометрические коэффициенты в схему реакции (коэффициент 1 опускается):

д ) уравнивают числа атомов тех элементов, которые не изменяют своей степени окисления при протекании реакции (если таких элементов два, то достаточно уравнять число атомов одного из них, а по второму провести проверку). Получают уравнение химической реакции:

Пример 3 . Подберите коэффициенты в уравнении окислительно-восстановительной реакции

Fe III + 3 e - = Fe 0 2

C II - 2 e - = C IV 3

При одновременном окислении (или восстановлении) атомов двух элементов одного вещества расчет ведут на одну формульную единицу этого вещества.

Пример 4. Подберите коэффициенты в уравнении окислительно-восстановительной реакции

Fe II - e - = Fe III

2S - I - 10 e - = 2S IV

O2 0 + 4 e - = 2O - II + 4 e - 11

В примерах 3 и 4 функции окислителя и восстановителя разделены между разными веществами, Fe 2 O 3 и O 2 - окислители, СО и Fe ( S )2 - восстановители ; такие реакции относят к межмолекулярным окислительно-восстановительным реакциям.

В случае внутримолекулярного окисления-восстановления, когда в одном и том же веществе атомы одного элемента окисляются, а атомы другого элемента восстанавливаются, расчет ведут на одну формульную единицу вещества.

Пример 5. Подберите коэффициенты в уравнении реакции окисления-восстановления

Cr VI + 3 e - = Cr III 2

2N - III - 6 e - = N2 0 1

Для реакций дисмутации ( диспропорционирования , самоокисления - самовосстановления), в которых атомы одного и того же элемента в реагенте окисляются и восстанавливаются, дополнительные множители проставляют вначале в правую часть уравнения, а затем находят коэффициент для реагента.

Пример 6. Подберите коэффициенты в уравнении реакции дисмутации

O - I + e - = O - II 2

2O - I - 2 e - = O2 0 1

Для реакции конмутации ( синпропорционирования ), в которых атомы одного и того же элемента разных реагентов в результате их окисления и восстановления получают одинаковую степень окисления, дополнительные множители проставляют вначале в левую часть уравнения.

Пример 7. Подберите коэффициенты в уравнении реакции конмутации :

S - II - 2 e - = S 0 2

S IV + 4 e - = S 0 1

Для подбора коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, протекающих в водном растворе при участ ии ио нов, используют метод электронно-ионного баланса. Метод подбора коэффициентов с помощью электронно-ионного баланса складывается из следующих этапов:

а) записывают формулы реагентов данной окислительно-восстановительной реакции

и устанавливают химическую функцию каждого из них (здесь K 2 Cr 2 O 7 - окислитель, H 2 SO 4 - кислотная среда реакции, H 2 S - восстановитель);

б) записывают (на следующей строчке) формулы реагентов в ионном виде, указывая только те ионы (для сильных электролитов), молекулы (для слабых электролитов и газов) и формульные единицы (для твердых веществ), которые примут участие в реакции в качестве окислителя ( Cr 2 O 7 2 - ), среды ( Н + - точнее, катиона оксония H 3 O + ) и восстановителя ( H 2 S ):

в) определяют восстановленную формулу окислителя и окисленную форму восстановителя, что должно быть известно или задано (так, здесь дихромат-ион переходит катионы хрома( III ), а сероводород - в серу); эти данные записывают на следующих двух строчках, составляют электронно-ионные уравнения полуреакций восстановления и окисления и подбирают дополнительные множители для уравнений полуреакций :

полуреакция восстановления Cr 2 O 7 2 - + 14 H + + 6 e - = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 1

полуреакция окисления H 2 S - 2 e - = S (т) + 2 H + 3

г) составляют, суммируя уравнения полуреакций , ионное уравнение данной реакции, т.е. дополняют запись (б):

д ) на основе ионного уравнения составляют молекулярное уравнение данной реакции, т.е. дополняют запись (а), причем формулы катионов и анионов, отсутствующие в ионном уравнении, группируют в формулы дополнительных продуктов ( K 2 SO 4 ):

е) проводят проверку подобранных коэффициентов по числу атомов элементов в левой и правой частях уравнения (обычно достаточно только проверить число атомов кислорода).

Окисленная и восстановленная формы окислителя и восстановителя часто отличаются по содержанию кислорода (сравните Cr 2 O 7 2 - и Cr 3+ ). Поэтому при составлении уравнений полуреакций методом электронно-ионного баланса в них включают пары Н + / Н2О (для кислотной среды) и ОН - / Н2О (для щелочной среды). Если при переходе от одной формы к другой исходная форма (обычно - окисленная) теряет свои оксид-ионы (ниже показаны в квадратных скобках), то последние, так как они не существуют в свободном виде, должны быть в кислотной среде соединены с катионами водорода, а в щелочной среде - с молекулами воды, что приводит к образованию молекул воды (в кислотной среде) и гидроксид-ионов (в щелочной среде ):

кислотная среда [ O 2 - ] + 2 H + = H 2 O

щелочная среда [ O 2 - ] + H 2 О = 2 ОН -

Недостаток оксид-ионов в исходной форме (чаще - в восстановленной) по сравнению с конечной формой компенсируется добавлением молекул воды (в кислотной среде) или гидроксид-ионов (в щелочной среде):

кислотная среда H 2 O = [ O 2 - ] + 2 H +

щелочная среда 2 ОН - = [ O 2 - ] + H 2 О

Пример 8. Подберите коэффициенты методом электронно-ионного баланса в уравнении окислительно-восстановительной реакции:

2 MnO4 - + 6 H + + 5 SO3 2 - = 2 Mn 2+ + 3 H2O + 5 SO4 2 -

MnO4 - + 8 H + + 5 e - = Mn 2+ + 4 H2O 2

Пример 9. Подберите коэффициенты методом электронно-ионного баланса в уравнении окислительно-восстановительной реакции:

SO3 2 - + 2 OH - - 2 e - = SO4 2 - + H2 О 1

Если перманганат-ион используется в качестве окислителя в слабокислотной среде, то уравнение полуреакции восстановления:

а если в слабощелочной среде, то

Часто слабокислую и слабощелочную среду условно называют нейтральной, при этом в уравнения полуреакций слева вводят только молекулы воды. В этом случае при составлении уравнения следует (после подбора дополнительных множителей) записать дополнительное уравнение, отражающее образование воды из ионов Н + и ОН - .

Пример 10. Подберите коэффициенты в уравнении реакции, протекающей в нейтральной среде:

8ОН - + 6 Н + = 6 Н2О + 2 ОН -

Таким образом, если реакцию из примера 10 проводят простым сливанием водных растворов перманганата калия и сульфита натрия, то она протекает в условно нейтральной (а в действительности, в слабощелочной) среде из-за образования гидроксида калия. Если же раствор перманганата калия немного подкислить, то реакция будет протекать в слабокислотной (условно нейтральной) среде.

Пример 11. Подберите коэффициенты в уравнении реакции, протекающей в слабокислотной среде:

SO 3 2 - + H 2 O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 3

Формы существования окислителей и восстановителей до и после реакции, т.е. их окисленные и восстановленные формы, называют окислительно-восстановительными парами. Так, из химической практики известно (и это требуется запомнить), что перманганат-ион в кислотной среде образует катион марганца( II ) (пара MnO 4 - + H + / Mn 2+ + H 2 O ), в слабощелочной среде - оксид марганца( IV ) (пара MnO 4 - + H + ¤ Mn О2(т) + H 2 O или MnO 4 - + H 2 О = Mn О2(т) + ОН - ). Состав окисленных и восстановленных форм определяется, следовательно, химическими свойствами данного элемента в различных степенях окисления, т.е. неодинаковой устойчивостью конкретных форм в различных средах водного раствора. Все использованные в настоящем разделе окислительно-восстановительные пары приведены в задачах 2.15 и 2.16.

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Пока оценок нет)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

76 − 75 =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

map