Тема 9. Окислительно-восстановительные реакции и их использование в химическом анализе Тема 9.1. Овр с участием сложных веществ Задания 181 – 200 (таблица 12)
Пример 1.
Исходя из степени окисления серы в соединениях H2S,H2SO4, сделайте вывод, какие из выше перечисленных соединений могут быть только восстановителями, а какие – только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.
Решение: Определяем степени окисления серы в соединениях.
+6
H2SO4 Ст.О (S) = +6 высшая Ст.О - окислитель
H2S-2 Ст.О (S) = -2 низшая Ст.О – восстановитель
Контрольные задания.
На основании строения атома укажите, какую роль окислителя или восстановителя в ОВР проявляют выделенные элементы в соединениях, указанных в таблице 12. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в схемах приведенных уравнений реакций.
Таблица 11
|
№ |
Соединения |
Схема ОВР |
|
181 |
Na2S, K2MnO4 |
NaClO + KI+ H2SO4= I2+ NaCl + …. |
|
182 |
NH3, K2Cr2O7 |
NaIO3+ NaI + H2SO4= I2+ Na2SO4+ H2O |
|
183 |
NO2 , PbO2 |
Cr2O3+ KNO3+ KOH = K2CrO4+ KNO2+ H2O |
|
184 |
MnO2, NaNO2 |
C2H2 + KMnO4 + H2SO4 = H2C2O4 + MnSO4 +.. |
|
185 |
PH3, KClO3 |
H2S +HNO3= H2SO4+ NO + H2O |
|
186 |
MnS, K2SO3 |
CuCl + K2Cr2O7+ HCl = CuCl2+ CrCl3+ … |
|
187 |
KI, H2SO4(К) |
Fe(OH)2+ NO2= Fe(OH)3+ NO + H2O |
|
188 |
H2O2, H3AsO4 |
KMnO4+ SO2+ H2O = MnO2+ K2SO4 |
|
189 |
HI, НNO3 |
C2H4 + KMnO4 + H2SO4 = C2 H4O2 + MnSO4 +.. |
|
190 |
CO, K2SnO2 |
C2H5OH + CrO3= CO2 + Cr2O3+ H2O |
|
191 |
H2O2,H2SO4(p) |
SO2+ HNO3+ H2O = NO + H2SO4 |
|
192 |
CuS, Na3AsO3 |
C2H2 + KMnO4 + KOH = K2C2O2 + K2MnO4 + .. |
|
193 |
SO2, K2CrO4 |
FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + MnSO4 + .. |
|
194 |
HCl, Ca(ClO )2 |
КI + H2SO4(к) = I2+ S + … |
|
195 |
NaCl, KMnO4 |
C2H5OH + К2Cr2O7+ Н2SO4= CH3COH +Cr2(SO4)3+ |
|
196 |
Na2O2, KClO3 |
Na2S + К2Cr2O7+ Н2SO4= Cr2(SO4)3+ S + … |
|
197 |
MnO2, FeSO4 |
PH3 + KMnO4 + H2SO4 = H3PO4 + MnSO4 +.. |
|
198 |
Ca3P2, NaClO |
As2S3+HNO3+H2O =NO + H2SO4+H3AsO4 |
|
199 |
CuBr, KNO3 |
CrCl3+ H2O2+ KOH = K2CrO4+ KCl = …. |
|
200 |
FeS, PН3 |
H2O2+ KIO3+ H2SO4= I2+O2+ …. |
Тема 9.2. Овр с участием металлов Задания 201 – 220 (таблица 13)
Пример 1.
Охарактеризуйте химические свойства металлов, составьте уравнения соответствующих реакций и уравняйте их, используя метод электронного баланса.
Решение.
1. Взаимодействие металлов с неметаллами.
Все металлы при тех или иных условиях взаимодействуют с неметаллами. Если металл проявляет переменную степень окисления, то активные неметаллы окисляют его до характерной степени окисления (а), а неактивные - до устойчивой, но ниже характерной (б):
а) 2Fe + 3F2 → 2FeF3 ; б) Fe + S → FeS.
2. Взаимодействие металлов с водой.
В воде растворяются щелочные, щелочноземельные металлы, таллий и лантан.
2Na+ 2H2O= 2NaOH+H2
в-ль │ 2 │ Na0- 1e– →Na+1процесс окисления
о-ль │ 1 │ 2H+1+ 2e–→H 20 процесс восстановления.
3. Взаимодействие металлов со щелочными расплавами в присутствии следующих окислителей:
KNO3→NaNO2;O2→ 2O-2;KClO3→KCl
Со щелочными расплавами окислителей реагируют металлы, которые в высших степенях окисления образуют амфотерные или кислотные оксиды.
Щелочные расплавы окислителей окисляют металлы до высшей степени окисления. При этом образуется соль анионного типа с высшей положительной степенью окисления металла, продукт восстановления окислителя и пары воды.
3. Взаимодействие металлов с растворами щелочей.
В реакцию с растворами щелочей вступают только те металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода (чтобы могли вытеснить водород из воды) и оксиды и гидроксиды которых амфотерны.
Процесс взаимодействия металлов с растворами щелочей протекает постадийно:
Снятие защитной оксидной пленки, которой покрыт металл:
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Металл, освобожденный от защитной оксидной пленки, взаимодействует с водой и образуется нерастворимый в воде гидроксид:
2Al0+ 6H2O= 2Al(OH)3↓ + 3H20↑
Растворение образовавшегося гидроксида:
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
Суммарно:
2
Al0
+ 2NaOH +6H2O
→ 2Na[Al(OH)4]
+ 3H20↑
в-ль 2 Al0– 3e– =Al+3 процесс окисления
6
о-ль 3 2H++ 2e–=H20процесс восстановления
Пример 2.
Охарактеризуйте взаимодействие металлов с кислотами-окислителями.
Решение.
В кислотах-окислителях окислителем является центральный элемент кислотного остатка, который, в зависимости от активности металла (а в случае азотной кислоты – концентрации ее раствора), восстановится до разных соединений.
1. Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой H2SO4конц.
Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой можно выразить схемой:
Концентрированная кислота окисляет металлы с переменной степенью окисления до характерной степени окисления (при нагревании). Например: t
2Fe0+ 4H2SO4(конц)=Fe+32(SO4)3+S0↓+ 4H2O
Концентрированная серная кислота реагирует со всеми металлами, кроме благородных. Кроме того, она “на холоду” пассивирует многие металлы, например, хром, железо, алюминий, кобальт, молибден, никель, вольфрам. Эти металлы реагируют с указанной кислотой при нагревании.
2. Взаимодействие металлов с азотной кислотой HNO3 .
Взаимодействие металлов с очень разбавленной азотной кислотой можно выразить схемой:
Концентрированная азотная кислота восстанавливается всеми металлами до NO2. Она пассивирует те же металлы, что и концентрированная серная кислота.