5. Окислительно-восстановительные реакции

(задачи №№ 101 – 125).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - М.: Интеграл-Пресс. 2009г. 259 -267с.

2. Коробейникова Е.Г., Чуприян А.П., Аксенов А.Н. Вопросы и задачи по химии. СПб. 2001 г. 21 - 22с.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Учебное пособие. - М.: КНОРУС, 2011, 240с.

Тема предполагает изучение следующих основных вопросов.

Сущность окислительно-восстановительных реакций. Степень окисления и валентность. Методика составления окислительно-восстановительных реакций на основе электронного баланса.

Важнейшие окислители и восстановители и их место в Периодической системе элементов. Пожароопасные свойства окислителей и восстановителей.

Пример 5.1. Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схеме окислительно-восстановительной реакции взаимодействия магния с концентрированной азотной кислотой.

Укажите окислитель и восстановитель.

Mg + HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

Решение:

1. Определяем степени окисления элементов, входящих в уравнение, и находим элементы, которые изменяют степень окисления в ходе реакции:

_{0 +5 +2 +5 -3 +5}

Mg + HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

Обратите внимание, что азот в степени окисления (+5) встречается в уравнении 3 раза.

2. Составляем уравнения электронного баланса:

восстановитель Mg⁰ - 2 e^— = Mg⁺²(реакция окисления)  4

окислитель N⁺⁵ + 8 e^— = N^-3 (реакция восстановления)  1

3. Полученный коэффициент 4 при восстановителе Mg⁰ и продукте его окисления Mg⁺² можно переносить в уравнение реакции, т.к. элементы в данной степени окисления встречаются в уравнении только 1 раз.

Коэффициент 1 может быть поставлен и перед N^-3 (NH₄NO₃), поскольку азот в степени окисления (-3) также лишь один раз встречается в уравнении.

Для всех остальных элементов (в том числе и для N⁺⁵) коэффициенты подбираем.

4 Mg + HNO₃ =4 Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

1. Металлы (Mg) у нас уравнены.

2. Уравниваем неметаллы (азот).

В правой части уравнения 8 + 2 = 10 атомов азота, следовательно, перед формулой азотной кислоты HNO₃ в левой части уравнения необходимо поставить коэффициент 10:

4 Mg + 10 HNO₃ =4 Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

3. Уравниваем водород.

В левой части уравнения 10 атомов водорода. В правой части уравнения в молекуле нитрата аммония NH₄NO₃ уже есть 4 атома водорода, поэтому перед формулой воды H₂O в правой части уравнения поставим коэффициент 3.

4 Mg + 10 HNO₃ =4 Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

4. Проводим проверку правильности подбора коэффициентов по кислороду.

В левой части уравнения 30 атомов кислорода. В правой также 24 + 3 + 3 = 30. Следовательно, уравнение написано правильно.

Задания

Подберите коэффициенты в схемах окислительно-восстановительных реакций. Укажите окислитель и восстановитель.

1. C + HNO₃ = CO₂ + NO + H₂O

2. H₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

3. V₂O₅ + Ca = CaO + V

4. Mn₂O₃ + Si = SiO₂ + Mn

5. TiCl₄ + Mg = MgCl₂ + Ti

6. P₂O₅ + C = P + CO

7. KClO₃ + S = KCl + SO₂

8. H₂S + HNO₃ = S + NO₂ + H₂O

9. KNO₂ + KClO₃ = KCl + KNO₃

10. NaI + NaIO₃ + H₂SO₄ = I₂ + Na₂SO₄ + H₂O

11. Na₂S₂O₃ + Br₂ + NaOH = Na Br + Na₂SO₄ + H₂O

12. Mn(NO₃)₂ + NaBiO₃ + HNO₃ = HMnO₄ + Bi(NO₃)₃+ NaNO₃ + H₂O

13. Cr₂O₃ + Br₂ + NaOH = Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O

14. HCl + KMnO₄ = MnCl₂ + Cl₂ + KCl + H₂O

15. KBr + KMnO₄ + H₂SO₄ = Br₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

16. Cu + H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + H₂O

17. Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂S + H₂O

18. K + H₂SO₄ = K₂SO₄ + S + H₂O

19. Ag + HNO₃ = AgNO₃ + NO₂ + H₂O

20. Cu + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

21. Ca + HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

22. Zn + HNO₃ =Zn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

23. Mg + HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

24. Na₂SO₃ + KMnO₄ + KOH = Na₂SO₄ + K₂MnO₄ + H₂O

25. K₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ = S + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

26. Zn + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

27. SnSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ = Sn(SO₄)₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

28. NaI + KMnO₄ + KOH = I₂ + K₂MnO₄ + NaOH

29. S + KClO₃ + H₂O = Cl₂ + K₂SO₄ + H₂SO₄

30. Na₂SO₃ + KIO₃ + H₂SO₄ = I₂ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

31. HNO₃ = NO₂ + O₂ + H₂O

32. Cu(NO₃)₂ = CuO + NO₂ + O₂

33. NH₄NO₃ = N₂O + H₂O

34. KNO₃ = KNO₂ + O₂

35. KClO₃ = KCl + O₂

36. KClO = KCl + O₂

37. HNO₂ = HNO₃ + NO + H₂O

38. K₂MnO₄ + CO₂ = KMnO₄ + MnO₂ + K₂CO₃

39. KClO₃ = KClO₄ + KCl

40. Cl₂ + KOH = KCl + KClO₃ + H₂O

41. KClO = KCl + KClO₃

42. S + KOH = K₂S + K₂SO₃ + H₂O

43. Na₂SO₃ = Na₂S + Na₂SO₄

44. H₂C₂O₄ + KMnO₄ = CO₂ + K₂CO₃ + MnO₂ + H₂O

45. CH₃OH+K₂Cr₂O₇+H₂SO₄ = HCOOH+Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+H₂O

46. C₁₂H₂₂O₁₁+K₂Cr₂O₇+ H₂SO₄ = CO₂ + Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+H₂O

47. CH₂O+KMnO₄+H₂SO₄ = HCOOH+MnSO₄+K₂SO₄ + H₂O

48. Mn₃O₄ + Al = Al₂O₃ + Mn

49. Fe₃O₄ + H₂ = FeO + H₂O

50. NaN₃ = Na + N₂

51. Na₂S₄O₆+KMnO₄+HNO₃=Na₂SO₄+H₂SO₄+Mn(NO₃)₂+KNO₃+H₂O

52. Mn₃O₄ + KClO₃ + K₂CO₃ = K₂MnO₄ + KCl + CO₂

53. As₂S₃ + HNO₃ = H₃AsO₄ + SO₂ + NO₂ + H₂O

54. KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

55. Cu₂S + O₂ + CaCO₃ = CuO + CaSO₃ + CO₂

56. FeCl₂ + KMnO₄ + HCl = FeCl₃ + Cl₂ + MnCl₂ + KCl + H₂O

57. Pb(NO₃)₂ = PbO + NO₂ + O₂

58. KNO₂ + KI + H₂SO₄ = I₂ + NO + K₂SO₄ + H₂O

59. KMnO₄ + NO + H₂SO₄ = MnSO₄ + NO₂ + K₂SO₄ + H₂O

60. CuO + NH₃ = Cu + N₂ + H₂O

61. Cl₂ + Br₂ + KOH = KCl + KBrO₃ + H₂O

62. NH₃ + KMnO₄ + KOH = KCl + K₂MnO₄ + H₂O

63. Ti₂(SO₄)₃ + KClO₃ + H₂O = TiOSO₄ + KCl + H₂SO₄

64. Fe(NO₃)₂ + MnO₂ + HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + Mn(NO₃)₂ + H₂O

65. KCNS+K₂Cr₂O₇+H₂SO₄=Cr₂(SO₄)₃+SO₂+CO₂+NO₂+K₂SO₄+H₂O

66. CuFeS₂+HNO₃= Cu(NO₃)₂ + Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + NO + H₂O

67. H₂O₂ + HI = I₂ + H₂O

68. H₂O₂ + HIO₃ = I₂ + O₂ + H₂O

69. H₂O₂ + KMnO₄ + HNO₃ = Mn(NO₃)₂ + O₂ + KNO₃ + H₂O

70. H₂O₂ + CrCl₃ + KOH = K₂CrO₄ + KCl + H₂O

71. H₂O₂ + H₂S = H₂SO₄ + H₂O