Методы решения задач по химии. Учебное пособие

Помните! Соединения железа (II) неустойчивы, окисляясь переходят в более устойчивые соединения железа (III), а в расплавах – в ферриты и ферраты. Последние являются сильнейшими окислителями.

1. Fe(т) + … + KOH(пл) = K2FeO4 + KCl + …. (t) 1. Определяем, что Fe – восстановитель.

2.Определяем,чтоокислителемявляетсяклоратвщелочномрасплаве. 3. Составляем уравнение реакции:

Fe(т) + KClO3(пл) + 2KOH(пл) = K2FeO4 + KCl + H2O (t)

2. Fe(т)+ …+ KOH(пл) = K2FeO4 + 3KNO2 + …(t) 1. Определяем, что Fe – восстановитель.

2.Определяем,чтоокислителемявляетсянитратвщелочномрасплаве. 3. Составляем уравнение реакции:

Fe(т)+ 3KNО3(пл)+ 2KOH(пл) = K2FeO4 + 3KNO2 + H2O (t)

3. FeCl2 + … + HCl(p) = FeCl3 + … + MnCl2 + H2O 1. Определяем, что FeCl2 – восстановитель.

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

3. Составляем уравнение реакции:

5FeCl2 + KMnO4(р) + 8HCl(p) = 5FeCl3 + KCl + MnCl2 + 4H2O 4. FeS2(т) + …+ KMnO4(т)= Na2FeO4 + K2MnO4 +Na2MnO4

2(t)

1.Определяем, что FeS2– восстановитель как за счет Fe2+, так и за счет S-.

2.Определяем, что окислителем является KMnO4 .

3.Определяем, что реакция протекает в расплаве соды.

4.Составляем уравнение реакции:

FeS2(т) + 12Na2CO3(т) + 18KMnO4(т) = Na2FeO4 + 9K2MnO4 +

+9Na2MnO4 + 2Na2SO4 +12CO2 (t)

5.FeSO4(р)+ …+ H2SO4(р)= Fe2(SO4)3+ …+ Cr2(SO4)3 +…

1.Определяем, что Fe2+– восстановитель.

2.Определяем,чтовкислойсредеокислителемявляетсяK2Cr2O7 .

3.Составляем уравнение реакции:

6FeSO4(р)+ K2Cr2O7(р)+ 7H2SO4(р)= 3Fe2(SO4)3+ K2SO4+ Cr2(SO4)3+7H2O

6.Fe(OH)3(т)+…+ NaOH(распл)=Na2FeO4+ NaBr + …(t)

1.Определяем, что Fe(OH)3 – восстановитель.

2.Определяем,чтоокислителемявляетсяBr2 вщелочномрасплаве.

3.Составляем уравнение реакции:

31

2Fe(OH)3(т)+3Br2+ 10NaOH(распл)=2Na2FeO4+ 6NaBr + 8H2O (t)

7. FeBr3(т) + … + NaOH(распл) = Na2FeO4 + NaBr + …(t) 1. Определяем, что Fe3+ – восстановитель.

2.Определяем,чтоокислителемявляетсяBr2 вщелочномрасплаве. 3. Составляем уравнение реакции:

2FeBr3(т) + 3Br2 + 8NaOH(распл) = 2Na2FeO4 + 6NaBr + 4H2O (t)

8.NaFeO2 + … + NaOH(распл) = Na2FeO4 + NaBr + …(t)

1.Определяем, что NaFeO2 – восстановитель.

2.Определяем,чтоокислителемявляетсяBr2 вщелочномрасплаве.

3.Составляем уравнение реакции:

2NaFeO2 + 3Br2 + 8NaOH(распл) = 2Na2FeO4 + 6NaBr + 4H2O (t)

Fe2O3(т) + 3Br2 + 10NaOH(распл) = 2Na2FeO4 + 6NaBr + 5H2O (t)

10. Fe2O3(т) + … + …= Na2FeO4 + NaNO2 + … (t) 1. Определяем, что Fe2O3 – восстановитель.

2. Определяем, что окислителем является NaNO3в щелочном расплаве.

3. Составляем уравнение реакции:

Fe2O3(т) + 3NaNO3(распл) + 4NaOH(распл) = 2Na2FeO4 + 3NaNO2 + 2H2O (t)

4K2FeO4(т) + 10H2SO4(р) = 2Fe2(SO4)3 + 3O2 + 4K2SO4 + 10H2O

12. K2FeO4(т) + HCl(р) = …. + O2 + ….+ …

1. Определяем, что K2FeO4 – окислитель за счет Fe+6.

32

2.Определяем, что K2FeO4 – восстановитель за счет O-2.

3.Составляем уравнение реакции:

4K2FeO4(т) + 20HCl(р) = 4FeCl3 + 3O2 + 8KCl + 10H2O

13. K2FeO4(т) + … + H2SO4(р) = Fe2(SO4)3 + K2Cr2O7 + … + … 1. Определяем, что K2FeO4 – окислитель за счет Fe+6.

2. Определяем, что восстановителем являетсяCr2(SO4)3, который в кислой среде окисляется с образованием дихромата.

3. Составляем уравнение реакции: 2K2FeO4(т)+Cr2(SO4)3(т)+H2SO4(р) = Fe2(SO4)3+K2Cr2O7+K2SO4+H2O

●Надо помнить об окислительных свойствах солей трехвалентного железа:

2FeCl3 + Cu = CuCl2 + 2FeCl2

СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ ХРОМА

Теоретические сведения

Необходимо помнить о взаимопревращениях между хроматами и дихроматами в различных средах:

Cr2O72-+ ОН– ↔ 2СrO42 – + Н+

Отсюда следует, что в щелочной среде существуют хроматионы – равновесие смещается вправо (раствор желтый); в кислой среде устойчивы дихромат-ионы – равновесие смещается влево(раствор оранжевый).

В ряду Сr+2 < Сr+3 < Сr+6 окислительные свойства усиливаются.

В щелочной среде: Сr+6 → [Cr(OH)6]3-. В нейтральной среде: Сr+6 → Cr(OH)3. В кислой среде: Сr+6→Сr+3. В щелочной среде:

Сr+3(серо-зелен. р-р)→CrO42-(желтый р).

В кислой среде: Сr+3(серо-зеленый р-р)→ Cr2O72-(оранжевый р.).

1. Cr2О3(т) + NaBrO3(p) + … = Na2СrO4 + …+ … (t)

1. Определяем, что Cr2О3 – восстановитель и в щелочной среде образует хромат.

2. Определяем, что окислителем является NaBrO3, который восстанавливается до NaBr.

3. Составляем уравнение реакции:

Cr2О3(т) + NaBrO3(p) + 4NaOH(р) = 2Na2СrO4 + NaBr+ 2H2O (t)

33

2. Cr2О3(т) + …+ KOH(распл) = …+ KNO2 + … (сплавление) 1.Определяем, что KNO3 – окислитель и в щелочной среде обра-

зует окислительный расплав.

2.Определяем, что Cr2О3 – восстановитель, который в щелочной среде образует хромат.

3.Составляем уравнение реакции:

Cr2О3(т) + 3KNO3(распл) + 4KOH(распл) = 2K2СrO4 + 3KNO2 + 2H2O

3. Cr2О3(т) + K2CO3(т) + … = K2СrO4 + KCl + …(сплавление)

1. Определяем, что Cr2О3 – восстановитель, который в щелочной среде образует хромат.

2. Определяем, что окислителем является KClO3, который с содой образует окислительный расплав.

3. Составляем уравнение реакции:

Cr2О3(т) +2K2CO3(т)+KClO3(т) =2K2СrO4+KCl+2CO2↑(500–700оС)

4. Cr2О3(т) + K2CO3(т)+ …= K2СrO4 + KNO2+ ….(сплаление)

1. Определяем, что Cr2О3 – восстановитель, который в щелочной среде образует хромат.

2. Определяем, что окислителем является KNO3, который с K2CO3 образует окислительный расплав.

3.Составляем уравнение реакции:

Cr2О3(т) + 2K2CO3(т)+ 3KNO3(т)= 2K2СrO4 + 3KNO2+ 2CO2↑ 5. Cr(OH)3(т) + H2O2(конц.)+ …. = Na2CrO4 + ….

1.Определяем, что Cr(OH)3 – восстановитель, который в щелочной среде переходит в хромат.

2.Определяем, что окислителем является H2O2, который в щелочной среде образует воду.

3.Составляем электронный баланс:

2|Cr+3 − 3e → Cr+6

3|2O−1 + 2e → 2O−2

3.Составляем уравнение реакции:

2Cr(OH)3(т) + 3H2O2(конц.)+ 4NaOH(k)= 2Na2CrO4 + 8H2O 6. Cr(OH)3(т) + … + … = Na2CrO4+ NaBr + …

1. Определяем, что Cr(OH)3 – восстановитель, который в щелочной среде переходит в хромат.

2. Определяем, что окислителем является бромная вода, который в щелочной среде образует NaBr.

3. Составляем уравнение реакции:

Na3[Cr(OH)6] (p) + 3Br2(p) + 4NaOH(k) = 2Na2CrO4+ NaBr + 8H2O

34

7. CrCl3(р) + …. + Cl2 = Na2CrO4 + … + …

1. Определяем,что CrCl3–восстановитель, который в щелочной среде переходит в хромат.

2. Определяем, что окислителем является Cl2(хлорная вода), который в щелочной среде восстанавливается до хлорид-иона (NaCl).

3. Составляем уравнение реакции:

2CrCl3(р) + 16NaOH(k) + 3Cl2 = 2Na2CrO4 + 12NaCl + 8H2O 8. Cr2(SO4)3(р)+ …+…= Na2CrO4 + NaBr+ Na2SO4+…

1. Определяем,что Cr2(SO4)3–восстановитель, который в щелочной среде окисляется до хромата.

2. Определяем, что окислителем является Br2(бромная вода), который в щелочной среде восстанавливается до бромид-иона (NaBr).

3. Составляем уравнение реакции:

Cr2(SO4)3(р)+3Br2(р)+16NaOH(p)=2Na2CrO4+6NaBr+3Na2SO4+8H2O

9. Cr2(SO4)3(т) + H2O2(к) + … = Na2CrO4 + 3Na2SO4 + …

1. Определяем, что Cr2(SO4)3 – восстановитель, который в щелочной среде окисляется до хромата.

2. Определяем, что окислителем является H2O2, который в щелочной среде восстанавливается с образованием воды.

3. Составляем уравнение реакции:

Cr2(SO4)3(т) +3H2O2(к) +10NaOH(к) =2Na2CrO4+3Na2SO4 +8H2O 10. Cr2S3(т)+ HNO3(k) = … + NO2↑+ …+ … (t)

1. Определяем, что Cr2S3 – восстановитель как за счет Cr+3, так и за счет S-2.

2. Определяем, что окислителем является HNO3.

3. Составляем уравнение реакции:

Cr2S3(т)+24HNO3(k)+6HNO3(k) =2Cr(NO3)3 +24NO2↑+3H2SO4 +12H2O (t) 11. Cr(OH)3(т) + ….+ Br2(р) = Na2CrO4 + … + …

1. Определяем, что Cr(OH)3 – восстановитель, который в щелочной среде окисляется до хромата.

2. Определяем, что окислителем является Br2(бромная вода), который в щелочной среде восстанавливается до бромид-иона (NaBr).

3. Составляем уравнение реакции:

2Cr(OH)3(т) + 10NaOH(р) + 3Br2(р) = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O 12. Na3[Cr(OH)6](р) + …+ Br2(р)= …+ NaBr + …

1. Определяем, что окислителем является Br2 (бромная вода). 2. Определяем, что Na3[Cr(OH)6] – восстановитель, который в

щелочной среде окисляется до хромата. 3. Составляем уравнение реакции:

2Na3[Cr(OH)6](р) + 4NaOH(р) + 3Br2(р)= 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O

35

13. K[Cr(OH)4]+ …+ …= K2CrO4 + KBr + …

1. Определяем, что K[Cr(OH)4] – восстановитель, который в щелочной среде окисляется до хромата.

2. Определяем, что окислителем является Br2 (бромная вода), который в щелочной среде восстанавливается до бромид-иона (NaBr).

3. Составляем уравнение реакции:

2K[Cr(OH)4]+ 8KOH(р) + 3Br2(р) = 2K2CrO4 + 6KBr + 8H2O 14. Cr2(SO4)3(р) + … + H2O2 = Na2CrO4 + …+…

1. Определяем, что Cr2(SO4)3–восстановитель, который в щелочной среде окисляется до хромата.

2. Определяем, что окислителем является H2O2, который в щелочной среде восстанавливается до воды.

3. Составляем уравнение реакции:

Cr2(SO4)3(р) + 10NaOH(р) + 3H2O2 = 2Na2CrO4 + 3Na2SO4 +8H2O 15. K2Cr2O7 + SO2 +H2SO4 = Cr2(SO4)3 + … + …

3 | S+4 – 2e → S+6

1 | 2Cr+6 + 6e → 2Cr+3

K2Cr2O7 + 3SO2 +H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3+ H2O

SO2 (S+4) – восстановитель, K2Cr2O7 (Cr+6) – окислитель

16. … + K2Cr2O7 + H2SO4 = S + Cr2(SO4)3 + … + … H2S (S–2) – восстановитель, K2Cr2O7 (Cr+6) – окислитель

Электронный баланс: 3 |S–2 – 2e → S0

1 | 2Cr+6 + 6e → 2Cr+3

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

Или

3K2S + K2Cr2O7 + 7H2SO4 = 3S + 4K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O K2S (S–2) – восстановитель, K2Cr2O7 (Cr+6) – окислитель

СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ МАРГАНЦА

Теоретические сведения

Поведение перманганат-ионов MnO4 – в водных растворах

36

●в сильнокислых растворах:

MnO4 – + 8Н+ + 5ē = Mn2+ + 4H2O, φ = 1,53 в ●в сильнощелочных растворах:

MnO4 – + 1ē = MnO4 2-,φ = 0,56 в

●внейтральных,слабокислыхилислабощелочныхрастворах(рН6–8): MnO4 – + 2H2O + 3ē = MnO2↓+ 4ОН-, рН ≥ 7 , φ = 0,62 в

MnO4 – + 4Н+ + 3ē = MnO2↓+ 2H2O, рН ≤ 7

●водные растворы перманганатов в слабокислых средах неустойчивы, особенно поддействием солнечных лучей:

4KMnO4(р) + 2H2OрН<7 = 4MnO2↓ + 4КОН + 3O2 4MnO4 – + 4Н+ = 3O2 + 4MnO2↓ + 2H2O

Внимание! В реакции MnO4 – + 8Н+ + 5ē = Mn2+ + 4H2O в избытке MnO4- возможнообразованиеMnO2 засчетмежмолекулярнойконмутации:

MnO4 – +Mn2++ 1ē = 2MnO2

Составить уравнения реакций:

4+ …+КОН= …+КСl+K2SO4+… (сплавление)

1.Определяем, что MnSO4 – восстановитель, который в щелочной среде окисляется до К2MnО4.

2.Определяем, что окислителем является КСlO3, который с щелочью образует окислительный расплав.

3.Составляем уравнение реакции:1.

3MnSO4 + 2КСlO3 + 12КОН = 3К2MnО4 + 2КСl + 3K2SO4 + 6Н2О

4+ … + … = MnО2↓ + NaBr + Na2SO4 + …

1.Определяем, что MnSO4 – восстановитель, среда щелочная.

2.Определяем, что окислителем является Br2 (бромная вода).

3.Составляем уравнение реакции:2.

MnSO4 + Br2 + 4NaOH = MnО2↓ + 2NaBr + Na2SO4 + 2H2O

3. MnSO4 + Cl2 + … = MnО2↓+ NaCl + …+ …

1. Определяем, что MnSO4 – восстановитель, среда щелочная. 2. Определяем, что окислитель – Cl2 (хлорная вода).

3. Составляем уравнение реакции:

MnSO4 + Cl2 + 4NaOH = MnО2↓+ 2NaCl + Na2SO4 + 2H2O

4. Mn(NO3)2(р) + PbO2 + …= HMnO4 + Pb(NO3)2 + … 2Mn(NO3)2(р) + 5PbO2 + 6HNO3(р) = 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H2O 5. MnSO4(р) + PbO2 + …= HMnO4 + PbSO4 + …

37

38

39

38. KMnO4(р) + MnSO4(р) + … = Mn(SO4)2 + KНSO4 + … 2KMnO4(р)+3MnSO4(р) +9H2SO4(к) =5Mn(SO4)2+2KНSO4+8H2O 39. KMnO4(р) + MnSO4(р) + … = MnO2↓+ …+ H2SO4 2KMnO4(р) + 3MnSO4(р) + 2H2O = 5MnO2↓+ K2SO4 + 2H2SO4 40. …+ H2O2(р) + … = О2 +MnSO4 + K2SO4 + …

2KMnO4(р)+5H2O2(р) +3H2SO4(р) =5О2+2MnSO4+K2SO4+8H2O 41. …+ H2O2(р) + … = О2 +K2MnO4 + …

2KMnO4(р) + H2O2(р) + 2КОН(р) = О2 + 2K2MnO4 + 2H2O 42. Zn + KMnO4 + H2SO4 = … + … + … + …

5Zn + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5ZnSO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

Электролиз растворов и расплавов солей

Для правильного формирования катодных и анодных процессов необходимо руководствоваться следующими правилами.

Li, Rb, К, Ва, Sr, Са, Mg, Al, // Be, Mn, Zn, Cr, Ga, Fe, Cd, Tl, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, As, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Процессы восстановления на катоде

1. При электролизе водных растворов солей металлов, расположенных в ряду напряжений металлов после водорода (Cu2+, Hg2+, Ag+, Au3+), накатодевыделяетсяметаллвследствиевосстановлениякатионов:

Au3+ + 3е– = Auo; Ag+ + 1е– = Ago,

так как они обладают более высокой окислительной способностью, чем ионы водорода Н+.

2. При электролизе водных растворов солей металлов, расположенных в ряду стандартных электродных потенциалов от Li+ по Al3+, на катоде выделяется водород за счет восстановления воды (в нейтральной или щелочной средах) или за счет восстановления ионов водорода (в кислых средах):

2Н2О + 2е– = Н2 + 2ОН– при рН ≥ 7 2Н+ + 2е– = Н2 при рН <7

3. При электролизе водных растворов солей металлов, расположенных в ряду стандартных электродных потенциалов между алюминием и водородом, накатодеодновременновыделяютсяметалли водород:

Men+ + nе– = Me , 2Н+ + 2е– = Н2,при рН <7

40