Методы решения задач по химии. Учебное пособие

H2SO3(р)+ 2H2S(р) = 3S↓ + 2H2O, ММК

SO2(г) + 2H2S(г) = 3S↓ + 2H2O + Q (в присутствии следов воды, ММК) Na2SO3(р)+ 2Na2S(р) + 3H2O = 3S↓+ 6NaОН, ММК

SO2 + 2CO = 2CO2↑ + S↓ + Q (500 оС, кат: Al2O3, ММОВ)

В среде других восстановителей (C, Mg, Al, Zn): Na2SO3(т)+ 3C(т) = 3CO↑+ Na2S, ММОВ Na2SO3(т)+ 3Mg(т) = 3MgO↑+ Na2S, ММОВ

SO2 проявляет окислительно-восстановительную двойственность. Восстановительная активность проявляется сильнее:

4SO2(г) + 8KOH(расплав) = 3К2SO4 + К2S + 4H2O (t) SO2(г) + Cl2(р) + 2H2O = H2SO4 + 2HCl SO2(г) + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr SO2(г) + I2(р) + 2H2O = H2SO4 + 2HI H2SO3(р)+ 2H2S(р) = 3S↓ + 2H2O, ММК

SO2(г) + 2H2S(г) = 3S↓ + 2H2O

Продукты восстановления H2SO4 металлами:

Составить уравнения реакций самостоятельно

S(т) + NaOH(р) = Na2S + …+ …

1.Определяем, что сера восстанавливается до S2-.

2.Определяем, что восстановителем также является S, которая

может окислиться в щелочной среде до SO32-.

3. Составляем уравнение реакции диспропорционирования: 3S(т) + 6NaOH(р) = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

S(т)избыток+ …= Na2S + Na2S2O3 + ….

21

1.Определяем, что сера восстанавливается до S2-.

2.Определяем, что восстановителем также является S, которая окисляется в щелочной среде до SO32-, а в избытке серы имеет место реакция:

SO32 – + S = S2O32-.

3. Составляем уравнение реакции диспропорционирования: 4S(т)избыток+ 6NaOH(р) = 2Na2S + Na2SO3(S) + 3H2O (до 100 оС)

H2S(г)+ …..=S↓+NO2+ ….

1.Определяем, что S2- окисляется до Sо.

2.Определяем, что окислителем является азотная кислота.

3.Составляем уравнение реакции:

H2S(г)+ 2HNO3(к) = S↓+2NO2+ 2H2O

H2S(г) + … = HBr + S↓

1.Определяем, что S2- окисляется до Sо.

2.Определяем, что окислителем является Br2.

3.Составляем уравнение реакции:

H2S(г) + Br2(г) = 2HBr +S↓ (также с Cl2 и I2)

H2S(г) + …. + H2O = HCl + ….

1.Определяем, что S2-может быть только восстановителем и окисляется.

2.Определяем, что окислителем является Cl2.

3.Определяем, что S2- восстанавливается до S+6

4.Составляем уравнение реакции:

H2S(г) + 4Cl2(г) + 4H2O = 8HCl + H2SO4

H2S(р) + …= FeCl2 + S↓ + HCl

1.Определяем, что S2-окисляется.

2.Определяем, что окислителем является FeCl3.

3.Составляем уравнение реакции:

H2S(р) + 2FeCl3 = 2FeCl2 + S↓ + 2HCl

H2S(г) + …+ H2SO4(р) = MnSO4 + …+ 5S↓ + …

1.Определяем, что S2- – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является KMnO4.

22

3. Составляем уравнение реакции:

5H2S(г) + 2KMnO4(р) + 3H2SO4(р) = 2MnSO4 + K2SO4 + 5S↓ + 8H2O H2S(г) + … = … + МnО2 + КОН + …

1.Определяем, что S2- – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является KMnO4, который в нейтральной среде восстанавливается до МnО2.

3.Составляем уравнение реакции:

3H2S(г) + 8КМnО4(р) = 3K2SO4 + 8МnО2 + 2КОН + 2Н2О H2S(г) + …+ H2SO4(р) = Cr2(SO4)3 + …+ S↓ + …

1.Определяем, что S2- – восстановитель.

2.Определяем,чтовкислойсредеокислителем являетсядихромат.

3.Составляем уравнение реакции:

3H2S(г) + K2Cr2O7(р) + 4H2SO4(р) = Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 3S↓ + 7H2O

SO2(г) + … + H2O = H2SO4 + HBr

1.Определяем, что SO2 – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является Br2.

3.Составляем уравнение реакции:

SO2(г) + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr

Na2SO3(р) + HCl + I2(р) + …= H2SO4 + HI + …

1.Определяем, что Na2SO3 – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является I2.

3.Определяем, что HCl – средообразователь.

4.Составляем уравнение реакции:

Na2SO3(р) +2HCl + I2(р) + H2O = H2SO4 + 2HI + 2NaCl

SO2 + … + H2O = … + 2MnSO4 + 2H2SO4

1.Определяем, что SO2 – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является KMnO4, который в нейтральной среде восстанавливается до МnО2.

3.Составляем уравнение реакции:

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 Na2SO3(р) +…+ H2SO4(р) = ….+ 2MnSO4 + K2SO4 + …

23

1.Определяем, что Na2SO3 – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является KMnO4, который в кислой среде восстанавливается до Мn2+.

3.Составляем уравнение реакции:

5Na2SO3(р) +2КMnO4(р)+3H2SO4(р) =5Na2SO4 +2MnSO4 +K2SO4 +3H2O Na2SO3(р)+ Na2Cr2O7(р)+ …= Na2SO4 + …+ K2SO4 + …

1.Определяем, что Na2SO3 – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является Na2Cr2O7, который устойчив в кислой среде, и который восстанавливается до Cr3+.

3.Составляем уравнение реакции:

3Na2SO3(р)+Na2Cr2O7(р)+4H2SO4(р)=3Na2SO4 +Cr2(SO4)3 +K2SO4+4H2O

…+ H2SO4(к) = ZnSO4 + H2S + …

1.Определяем, что Zn – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является H2SO4, который восстанавливается до H2S.

3.Составляем уравнение реакции:

4Zn + H2SO4(к) + 4H2SO4(к) = 4ZnSO4 + H2S↑ + 4H2O

. … + H2SO4(к) = Al2(SO4)3 + S↓ + … (t)

1. Определяем, что Al – восстановитель.

2. Определяем, что окислителем является H2SO4, который восстанавливается до S.

3. Составляем уравнение реакции:

P2O3 + 2H2SO4 + H2O = 2H3PO4 + 2SO2

24

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА АЗОТА ЕГО СОЕДИНЕНИЙ

Теоретические сведения

Разложение солей кислот-окислителей (внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции):

NH4NO2(т) = N2↑ + 2Н2О (60–70 oC) BMK

NH4NO3(т) = N2O↑+ 2H2O (t1 = 190–245 oC) BMK

(NH4)2Cr2O7(т) = N2↑ + Cr2O3 + 4H2O (t)BMOB

4NH4ClO4 = 6H2O + 4HCl↑ + 2N2 +5O2 + Q

NH4MnO4= N2↑ + 2MnO2 + 4H2O

Получение HNO3:

I. N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3 (t, P, кaт: Pt)

II. 4NH3(г) + 5O2 = 4NО+ 6H2O + Q (t, Р, кат: PtилиизбытокO2) Ш. 2NO(г) + O2(г) = 2NO2,

IV. 4NO2(г) + O2(г) + 2H2O = 4HNO3 (68 %)

При действии азотной кислоты на металлы обычно водород не выделяется. Особенность свойств растворов HNO3 заключается в том, что по мере разбавления ее растворов восстановленные формы переходят в более низкие степени окисления. Связано это с тем, что концентрированная HNO3 окисляет и переводит все промежуточные продукты реакции (NН3, N2O, NO) до NO2. В разбавленных же растворах кислоты этого не происходит. Сильно разбавленная азотная кислота с активными и среднеактивными металлами выделяет аммиак, который далее не окисляется азотной кислотой, а вступает с ней в кислотноосновную реакцию. Концентрированная же азотная кислота легко окисляет аммиак до различных продуктов (N2, N2O,NO и NO2) в зависимости от ее концентрации. Именно по этой причине концентрированная азотная кислота в реакциях с металлами выделяет в основном NO2:

25

Продукты ОВР в зависимости от концентрации HNО3 и активности металла

NO3– + 2Н+ + 1ē = NO2 + H2O (конц)

NO3– + 4Н+ + 3ē = NO + 2H2O (разб)

2NO3– + 10Н+ + 8ē = N2O + 5H2O (разб)

2NO3– + 12Н+ + 10ē = N2 + 6H2O (разб)

NO3– + 10Н+ + 8ē = NН4+ + 3H2O (очень разб)

NO(г) + … + H2SO4 = HNO3 + Cr2 (SO4)3 + K2SO4+ …

1. Определяем, что NO – восстановитель.

2. Определяем, что окислителем является К2Сr2О7, который устойчив в кислой среде, и который восстанавливается до Cr3+.

3. Составляем уравнение реакции:

2NO(г) + К2Сr2О7 + 4H2SO4 = 2HNO3 + Cr2 (SO4)3 + K2SO4 + 3H2O NO(г) + …+ H2SO4 = HNO3 + MnSO4 + …+ ….

1.Определяем, что NO – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является KMnO4, который в кислой среде восстанавливается до Mn2+.

3.Составляем уравнение реакции:

5NO(г) + 3KMnO4 + 6H2SO4 = 5HNO3 + 3MnSO4 + 3KHSO4 + 2H2O NO2(г)+ …+ H2SO4(p)= HNO3+ Fe2(SO4)3+N2↑+…

1.Определяем, что NO2 – восстановитель и окислитель.

2.Определяем, что восстановителем также является Fe2.

3.Составляем уравнение реакции:

14NO2(г)+ 16FeSO4(k)+ 8H2SO4(p)= 8HNO3+ 8Fe2(SO4)3+3N2↑+4H2O NO2(г) + ….= N2↑ + I2↓+ …

1.Определяем, что NO2 – окислитель.

2.Определяем, что восстановителем является HI.

26

3. Составляем уравнение реакции:

2NO2(г) + 8HI(г) = N2↑ + 4I2↓+ 4H2O

NO2(г) + … + H2SO4(р) + … = HNO3 + MnSO4 + KHSO4

1.Определяем, что NO2 – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является KMnO4, который в кислой среде восстанавливается до Mn2+.

3.Составляем уравнение реакции:

5NO2(г) + KМnO4(р) + 2H2SO4(р) + H2O = 5HNO3 + MnSO4 + KHSO4 Al(т) + …= Al(NO3)3 + NH4NO3 + …

1.Определяем, что Al – восстановитель.

2.Определяем,чтоокислителемявляетсясильноразбавленнаяHNО3.

3.Составляем уравнение реакции:

8Al(т) + 30HNО3(рр) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

... + HNО3(рр)= Fe(NO3)2 + NH4NO3 + …

1.Определяем, что Fe – восстановитель.

2.Определяем,чтоокислителемявляетсясильноразбавленнаяHNО3.

3.Составляем уравнение реакции:

4Fe(т) + HNО3(рр) + 9HNО3(рр) = 4Fe(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O MnSO4 + …+ 2K2CO3(плав)= K2MnO4+2KNO2+…+2CO2

1.Определяем, что Mn2+ окисляется.

2.Определяем, что окислителем в расплаве является KNO3.

3.Составляем уравнение реакции:

MnSO4 + KNO3(плав)+ 2K2CO3(плав)= K2MnO4+2KNO2+K2SO4+2CO2 Fe(OH)2(т) + KNO3(плав) + …= K2FeO4 + …+ H2O

1.Определяем, что Fe(OH)2окисляется.

2.Определяем, что окислителем в расплаве является KNO3, который восстанавливается в нитрит.

3.Составляем уравнение реакции:

2Fe(OH)2(т) + 4KNO3(плав) + 4KOH(плав) = 2K2FeO4 + 4KNO2 + 4H2O Cr2O3 (т) + NaNO3(плав)+ …= Na2CrO4 + NaNO2 + …

1. Определяем, что Cr2O3окисляется.

27

2.Определяем, что окислителем в расплаве является NaNO3, который восстанавливается в нитрит.

3.Составляем уравнение реакции:

Cr2O3 (т) + 6NaNO3(плав)+ 4NaOH(плав)= 2Na2CrO4 + 6NaNO2 + 2H2O

NaNO3(плав) + Zn(т) + … = Na2ZnO2 + …+ H2O

1.Определяем, что Zn окисляется.

2.Определяем, что окислителем в расплаве является NaNO3, который восстанавливается в нитрит.

3.Составляем уравнение реакции:

NaNO3(плав) + Zn(т) + 2NaOH(плав) = Na2ZnO2 + NaNO2 + H2O NaNO3(p) + Zn(т) + … + H2O = Na2[Zn(OH)4] + …(t)

1.Определяем, что Zn окисляется и в щелочной среде образует гидроксокомплекс.

2.Определяем, что окислителем в растворе является NaNO3, который восстанавливается до аммиака.

3.Составляем уравнение реакции:

NaNO3(p) + 4Zn(т) + 7NaOH(р) + 6H2O = 4Na2 [Zn(OH)4] + NН3(t) NaNO3(p) + …+ NaOH(р) + … = Na[Al(OH)4] + NН3(t)

1.Определяем, что Al окисляется и в щелочной среде образует гидроксокомплекс.

2.Определяем, что окислителем в растворе является NaNO3, который восстанавливается до аммиака.

3.Составляем уравнение реакции:

3NaNO3(p) + 8Al(т) + 5NaOH(р) + 18H2O = 8Na[Al(OH)4] + 3NН3(t) KNO2(р) + Zn + … + … = K2[Zn(OH)4] + NH3

1.Определяем, что Zn окисляется и в щелочной среде образует гидроксокомплекс.

2.Определяем, что окислителем в растворе является NaNO2, который восстанавливается до аммиака.

3.Составляем уравнение реакции:

KNO2(р) + 3Zn + 5KOH(р) + 5H2O = NH3 + 3K2[Zn(OH)4] KNO2 +…+H2SO4(р)= KNO3 + MnSO4+ …+ …

28

1.Определяем, что KNO2 – восстановитель.

2.Определяем, что окислителем является KMnO4, который в кислой среде восстанавливается до Mn2+.

3.Составляем уравнение реакции:

5KNO2 +2KМnO4(р) +3H2SO4(р)= 5KNO3 + 2MnSO4+ K2SO4+ 3H2O KNO2(р) +2Al+ … + … = NH3 + K[Al(OH)4]

1.Определяем, что KNO2 – окислитель.

2.Определяем, что восстановителем является Al, который в щелочной среде образует гидроксокомплекс.

3.Составляем уравнение реакции:

KNO2(р) +2Al+ KOH(р) + 5H2O = NH3 + 2K[Al(OH)4] As2O3+...+...=H3AsO4+NO2

Укажите окислитель и восстановитель.

1)Электронный баланс: 1 | 2As+3 – 4e = 2As+5 4 |N+5+e = N+4

2)Уравнение реакции:

As2O3+4HNO3+H2O=2H3AsO4+4NO2

3) As+3(As2O3) – восстановитель, N+5 (HNO3) – окислитель

HNO2 + … = I2 + NO + …

Элементы ответа:

1) Составлен электронный баланс:

2 | N+3 + e = N+2

1 | 2I–1 – 2e = I2

2) Указаны окислитель и восстановитель: окислитель – HNO2 (N+3), восстановитель – HI (I–1). 3) Расставлены коэффициенты в уравнении реакции: 2HNO2 + 2HI = I2 + 2NO + 2H2O

Свойства фосфора

Получение фосфора ●метод Шееле:

1)Ca3(PO4)2(т) + 2H2SO4(к) = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

2)3Ca(H2PO4)2(т)+10C=Ca3(PO4)2+4P+10CО↑+6H2O↑(t>1000оС) ● методВеллера:

Ca3(PO4)2 (т) + 5C(т) + 3SiO2(т) = 3CaSiO3 + 5CO↑ + 2P↑ (1500 0C):

Свойства фосфора

2P4(т) +3Ba(OH)2(р) +6H2O=3Ba(H2PO2)2гипофосфит +2PH3↑(80oC)

29

P4 (плав ) + 3КOH(р) + 3H2O = 3КH2PO2̽гипофосфит + PH3↑ (t) P4 (т) + 10H2O2(р) + 4КOH(рр) = 4КH2PO4 + 8H2O

Фосфорноватистая кислота H3PO2 является одноосновной, поэтому вытесняется только 1 моль атома водорода.

1. P4(т) + HNO3(к) = … + …+ …

1. Определяем, что HNO3 – окислитель, который восстанавливается до оксида азота (IV).

2. Определяем, что восстановителем является P4, который окисляется до фосфорной кислоты.

3. Составляем уравнение реакции:

P4(т) + 20HNO3(к) = 4H3PO4 + 20NO2↑+ 4H2O 2. P4(т) + HNO3(р) = … + …+ …

1. Определяем, что HNO3 – окислитель, который восстанавливается до оксида азота (II).

2. Определяем, что восстановителем является P4, который окисляется до фосфорной кислоты.

3. Составляем уравнение реакции:

3P4 (т) + 20HNO3(р) + 8H2O = 12H3PO4 + 20NO↑ 3. P4(т) + H2SO4(к) = … + … + …

1. Определяем, что H2SO4– окислитель, который восстанавливается до оксида серы (IV).

2. Определяем, что восстановителем является P4, который окисляется до фосфорной кислоты.

3. Составляем уравнение реакции:

P4(т) + 10H2SO4(к) = 4H3PO4 + 10SO2↑ + 4H2O

СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА

Теоретические сведения

Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 – не растворяется в воде; свежеосажденный Fe(OH)2 – белый, переходящий в зеленоватый (что связано с частичным окислениемFe2+с образованием гидрата сешанно-ва- лентного оксида FeO.Fe2O3. nH2O), а затем – в бурый осадок вследствие дальнейшего окисления с образованием Fe2O3. nH2O:

4Fe(OH)2(т) + O2(г) + 2H2O = 4Fe(OH)3↓бурый:

1)6Fe(OH)2(т) + O2(г) + 2H2O = 2[FeO .Fe2O3. 4H2O]↓серо-зеленый

2)4[FeO .Fe2O3. 4H2O]+ O2(г) + 2H2O = 6Fe2O3. 3H2O↓бурый

30