Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая и неорганическая химия. Учебно-методическое пособие.pdf
141
ж) проверяем правильность подбора коэффициентов, подсчитав число
15 −+
→ ClCl
0
2
2
2 OO →
−
2
24
6
2
3
4
2
34
−++
+= SNaOSNaOSNa
OHKClClClMn
.)конц(
ClHOMnK
2
2
0
2
21
4
7
+++→+
+−+
0
2
1
2 ClCl →
−
27 ++
→ MnMn
2
01
3
25
322 OClKOClK +→
−−+
молей атомов кислорода в левой и правой частях уравнения.
Данная реакция относится к типу межмолекулярного
окисления-восстановления, так как она протекает с изменением
степеней окисления элементов в разных химических соединениях.
2. Каталитическое разложение хлората (V) калия:
6 2
4 3
Данная реакция относится к типу внутримолекулярного окислениявосстановления, так как она протекает с изменением степеней
окисления элементов одного соединения.
3. Термическое разложение оксосульфата (IV) натрия представляет
собой тип реакции самоокисления-самовосстановления (или
диспропорционирования):
64 ++
2 3
→ SS
24 −+
6 1
→ SS
4. Получение хлора в химической лаборатории осуществляется по
схеме
;
а) составим схемы изменения степеней окисления элементов и
уравняем в них число атомов
2 5
5 2
142
б) после использования основных коэффициентов (чисел 5 и 2)
OHKClClClMnClHOMnK
конц
2
2
0
2
21
4
7
522
.)(
+++→+
+−+
2
Cl
2
MnCl
KCl
OHKClClMnClHClKMnO
конц
2224
252162
.)(
+++→+
OHKClClMnClHClKMnO
конц
2224
8252162
.)(
+++=+
+−
→
2
4
MnMnO
−−
→ IIO
3
++
→23FeFe
+−
→
2
4
MnMnO
уравняем число молей атомов элементов, не изменяющих степень
окисления (атомы калия в данном примере):
+−+
7
конц
4
.)(
21
0
2522
2
2
+++→+
;
OHKClClClMnClHOMnK
2
в) концентрированная соляная кислота является восстановителем,
затрачивающимся на получение
и образование солей (
и
), поэтому число молей HCl определяем после подсчета общего
числа молей атомов хлора в правой части схемы реакции:
;
г) после уравнивания числа молей атомов водорода
проверяем правильность подбора всех коэффициентов по равенству
числа молей атомов кислорода в обеих частях схемы реакции.
Пример 4. Используется метод полуреакций.
Составьте уравнения полуреакций на основе схем
1)
2)
3)
;
;
.
Решение
В каждой полуреакции различают окисленную форму,
содержащую элемент, находящийся в более высокой степени
окисления (левая часть полуреакции), и восстановленную форму,
содержащую элемент в более низкой степени окисления (правая часть
полуреакции):
1)
.
143
Составим уравнение полуреакции восстановления ионов
4
+2
Mn
OHMnMnO
2
2
4
4+→
+−
−−
→ IIO
3
−−−
+→+ OHIOHIO 63
23
−−−
+=++ OHIeOHIO 663
23
++
→
23
FeFe
++
→+
23
FeeFe
−+−−
+→+
2
4
22
34
SOMnSOMnO
−−−−
+→+ ClIOIClO
3
−+−−
+→+
2
4
22
34
SOMnSOMnO
−
MnO
до ионов
введем 4 моль Н
О в правую часть полуреакции:
2
. Для баланса числа моль атомов кислорода
,
а для баланса числа моль атомов водорода введем 8 моль ионов Н
левую часть полуреакции:
2
++−
4
48 +→+
.
OHMnHMnO
2
Кроме того, для баланса зарядов добавим 5 моль электронов к
левой части полуреакции. Получим уравнение полуреакции:
2
4
++−
.
458 +→++
OHMneHMnO
2
+
в
2)
Для баланса числа моль атомов кислорода и числа моль
атомов водорода введем 6 моль гидроксид-ионов ОН
.
-
и 3 моль Н2О в
правую и левую части полуреакции соответственно:
.
Для баланса зарядов добавим 6 моль электронов к левой части
полуреакции. Получим уравнение полуреакции:
.
3)
.
Для составления уравнения полуреакции добавим 1 моль
электронов к левой части полуреакции:
.
Пример 5. Пользуясь ионно-электронным методом, закончите
схемы реакций:
1)
2)
.
Решение
Ионно-электронный метод применяется для составления
ионных уравнений окислительно-восстановительных процессов:
1)
.
144
Составим уравнение полуреакции восстановления иона-
−
4
MnO
−2
3
SO
+−−
+→−+ HSOeOHSO 22
2
42
2
3
+−−
++−
+→−+
+→++
HSOeOHSO
OHMneHMnO
22
458
2
42
2
3
2
2
4
5
2
+++→ +++
OHSOMnSOHMnO
2
2
4
22
34
352562 ++=++
−+−+−
−−−−
+→+ ClIOIClO
3
ClO
−
I
OHIOeOHI
OHCleHClO
23
2
366
22
+→−+
+→++
−−−
−+−
1
3
−−−−
+=+
3
33 IOClIClO
окислителя
и уравнение полуреакции окисления иона-
восстановителя
4
:
2
++−
OHMneHMnO
458 +→++
2
.
Общее число моль электронов, отдаваемых восстановителем,
должно быть равно числу моль электронов, присоединяемых
окислителем. Осюда находим коэффициенты для окислителя и для
восстановителя (числа 2 и 5):
Суммируем левые и правые части уравнений полуреакций,
предварительно умножив их на коэффициенты:
2 16 5 5 2 5 8 10MnO H SO H O Mn SO H O H
−+− +− +
4 32 42
2 22
.
Сокращаем подобные члены, получаем ионное уравнение
окислительно-восстановительного процесса:
.
2)
.
Составим уравнение полуреакции восстановления иона-
−
окислителя
восстановителя
и уравнение полуреакции окисления иона-
:
После нахождения коэффициентов (3 и 1) суммируем левые и
правые части уравнений полуреакций, умножив их на коэффициенты:
−−−−+−
Сокращаем подобные члены и получаем ионное уравнение
окислительно-восстановительного процесса:
.
.
OHOHIOClOHIHClO
333663 +++→+++
223
145
Пример 6. Обоснуйте возможность окисления ионов
−
2
NO
−
3
NO
−
4
MnO
0
ϕ
0
ϕ
OHMneHMnO
2
2
4
458 +=++
++−
0
ϕ
←
→
OHMneHMnO
OHNOeHNO
2
2
4
223
458
22
+=++
+=++
++−
−+−
2
5
2
22 4 3 2
5 5 2 16 5 10 2 8NO H O MnO H NO H Mn H O
− −+ −+ +
++ += ++ +
OHMnNOHMnONO
2
2
342
325625 ++=++
+−+−−
−
2
NO
−
3
NO
в
ионы
ионами
в кислой среде.
Решение
Количественной характеристикой окислительновосстановительной способности веществ, находящихся в растворах,
служат стандартные электродные потенциалы
. Составим
уравнения полуреакций, записывая их как процессы восстановления.
Приведем значения стандартных электродных потенциалов этих
полуреакций:
22 +=++
−+−
,
OHNOeHNO
223
= + 0.84 В,
,
= + 1.51 В.
Чем больше значение стандартного электродного потенциала,
тем выше окислительная способность системы. Иными словами,
окислитель находится в той полуреакции, для которой значение
стандартного электродного потенциала более положительно.
Следовательно, в нашем примере первая полуреакция выступает
в качестве восстановителя (протекает справа налево
полуреакция – в качестве окислителя (протекает слева направо
), а вторая
).
При этом концы стрелок указывают на продукты реакции:
Суммирование этих полуреакций с учетом коэффициентов (5 и 2) дает
уравнение окислительно-восстановительного процесса:
после сокращения которого получаем
.
Таким образом, возможно окисление ионов
ионами
−
в кислой среде.
MnO
4
в ионы
,
146
Контрольные задания
32
OCr
3
)(OHCr
342
)(SOCr
7224
)( OCrNH
22
)(CrOFe
][
63
CrClK
0
2
1
HH →
−
→ HH
2
2
2
OO
−
−
→
−−
→ BrBrO
3
OHSOKSHISOHKI
конц
24222
4
2
.)(
+++→+
32 2 2
() ;Pb NO PbO NO O→ ++
243 4 23
.K MnO CH COOH HMnO MnO CH COOK+ → ++
OHClFeClOHFe
2
3
3
2
++⇔++
−+−++
3 20
, 0.77 ;Fe e Fe B
ϕ
++
+ = =+
0
32
6 6 3 , 1.45 .ClO H e Cl H O B
ϕ
−+ −
+ + = + =+
2
MnO
4
MnSO
4
KMnO
42
MnOH
MnS
2362
)]()([ NOOHMn
2
2
2
OO
−
−
→
0
2
22
OO
−
→
Задание 181
• Определите степени окисления элементов в соединениях:
,
,
,
,
,
.
• В приведенных схемах
10
+
→ HH
2
11 −+
уравняйте число атомов и определите:
- на сколько единиц повысилась (или понизилась) степень
окисления элементов;
- какой элемент окисляется;
- какой элемент восстанавливается.
• Для данных схем составьте соответствующие уравнения
полуреакций:
+→2
;
MnMnO
2
.
• Пользуясь методом учета изменений степеней окисления
элементов, расставьте коэффициенты в схемах реакций:
;
• На основе значений стандартных электродных потенциалов
полуреакций определите, прямая или обратная реакция будет
протекать в системе
;
Задание 182
• Определите степени окисления элементов в соединениях:
,
,
,
,
• В приведенных схемах
20
−
→ OO
2
,
0
2
−
OO →
2
.
147
уравняйте число атомов и определите:
+−
→
32
72
CrOCr
−
→ BrBr
2
OHKClClCrClHClOCrK
223722
+++→+
3 22 2
;HNO NO O H O→ ++
4 2 3 22
.P KOH H O H P KH PO+ +→+
2 2 42 2
;NIHO HNIOH
−−
+ + ⇔ ++
0
2 2 42
4 4 4 , 1.15 ;N H O e H N OH B
ϕ
−
+ + = + =−
0
2
2 2 , 0.54I eI B
ϕ
−
+ = =+
2
Cl
ClF
ClKCrO
3
23
)(ClOCa
CaClOCl
])([
423
ClNHPt
3
4
2
NN
−
−
→
−→2
SS
NOHNO →
2
- на сколько единиц повысилась (или понизилась) степень
окисления элементов;
- какой элемент окисляется;
- какой элемент восстанавливается.
• Для данных схем составьте соответствующие уравнения
полуреакций:
.
• Пользуясь методом учета изменений степеней окисления
элементов, расставьте коэффициенты в схемах реакций:
;
• На основе значений стандартных электродных потенциалов
полуреакций определите, прямая или обратная реакция будет
протекать в системе
.
Задание 183
• Определите степени окисления элементов в соединениях:
,
,
,
,
,
.
• В приведенных схемах
−
1
II →
2
15 −+
→ II
10
+
→ II
2
уравняйте число атомов и определите:
- на сколько единиц повысилась (или понизилась) степень
окисления элементов;
- какой элемент окисляется;
- какой элемент восстанавливается.
• Для данных схем составьте соответствующие уравнения
полуреакций:
.
148
• Пользуясь методом учета изменений степеней окисления
OHSNiSOSOHOHNiS
244222
++→++
42 2 2
;NH NO N H O→+
23 2 24
.Na SO Na S Na SO→+
OHCOIIOHCO
2223
++⇔++
−+
0
22
2 2 , 0.12 ;CO H e CO H O B
ϕ
+
+ + = + =−
0
3 22
2 12 10 6 , 1.19 .IO H e I H O B
ϕ
−+
+ + = + =+
2
KNO
24
NH
424
)( SONH
OHNH
2
424
POHNH
ClNHCu ])([
23
20 −
→ SS
2
2
2
SS
−
−
→
−
→ ClCl
2
23
IIO →
−
2 32 2
3
() ;
( .)
( .)
Hg HNO Hg NO NO H O
разб
изб
+ → ++
42 2 7 2 2 3 2
() ;NH Cr O N Cr O H O→+ +
0
2 32
.
t
Cl KOH KCl KClO H O+ → + +
элементов, расставьте коэффициенты в схемах реакций:
;
• На основе значений стандартных электродных потенциалов
полуреакций определите, прямая или обратная реакция будет
протекать в системе
;
Задание 184
• Определите степени окисления элементов в соединениях:
,
,
,
,
,
.
• В приведенных схемах
62 +−
→ SS
46 ++
→ SS
уравняйте число атомов и определите:
- на сколько единиц повысилась (или понизилась) степень
окисления элементов;
- какой элемент окисляется;
- какой элемент восстанавливается.
• Для данных схем составьте соответствующие уравнения
полуреакций:
.
• Пользуясь методом учета изменения степеней окисления
элементов, закончите схемы реакций:
• На основе значений стандартных электродных потенциалов
полуреакций определите, прямая или обратная реакция будет
протекать в системе
149
−++
++⇔++
4222
2
2
MnOHOHOHMnO
;
0
2 22
2 2 , 0.68 ;O H e HO B
ϕ
+
+ + = =+
20
42
8 5 4 , 1.51 .MnO H e Mn H O B
ϕ
−+ +
+ + = + =+
22
SH
4
CaSO
32
SONa
232−
SSONa
SNH
24
)(
])([
2
233−
SSOAgNa
4
2
2
SS
+
−
→
26 −+
→ S
S
SS →
0
2
2
SS
−
→
−−
→ ClClO
3
++
→23FeFe
OHNOSOHNOCuHNOCuS
2242233
)( +++→+
32
;KClO KCl O→+
33 3 34
.HPO HP HPO→+
+−++
++⇔++ HMnOZnOHMnZn
42
22
2 00
2 , 0.76 ;Zn e Zn B
ϕ
+
+ = =−
20
42
8 5 4 , 1.51 .MnO H e Mn H O B
ϕ
−+ +
+ + = + =+
2
O
OK
2
2
KO
22
ONa
2
BaO
262
])([ ClOHCo
Задание 185
• Определите степени окисления элементов в соединениях:
,
,
,
,
,
.
• В приведенных схемах
02
−
уравняйте число атомов и определите:
- на сколько единиц повысилась (или понизилась) степень
окисления элементов;
- какой элемент окисляется;
- какой элемент восстанавливается.
• Для данных схем составьте соответствующие уравнения
полуреакций:
.
• Пользуясь методом учета изменений степеней окисления
элементов, расставьте коэффициенты в схемах реакций:
;
• На основе значений стандартных электродных потенциалов
полуреакций определите, прямая или обратная реакция будет
протекать в системе
;
Задание 186
• Определите степени окисления элементов в соединениях:
,
,
,
,
,
.
150
• В приведенных схемах
3
2
0 −
→ NN
35 −+
→ NN
0
4
2
2
NN
−
→
52 ++
→ NN
OHOH
222
→
12−
→ II
OHNaClNaBiONaOHClOHBi
2323
)( ++→++
4 23 2
;BaFeO Fe O BaO O→ ++
2 24 4 2
.Cu O H SO CuSO Cu H O+ → ++
−+−+
++⇔++
2
72
2
2
3
OCrHSOHCrS
2 30
27 2
14 6 2 7 , 1.33 .Cr O H e Cr H O B
ϕ
−+ +
+ + = + =+
4
P
23
PCa, PH
3
][33PSNa
424
)( HPONH
31 −−
→ NN
0
2
22
OO
−
→
уравняйте число атомов и определите:
- на сколько единиц повысилась (или понизилась) степень
окисления элементов;
- какой элемент окисляется;
- какой элемент восстанавливается.
• Для данных схем составьте соответствующие уравнения
полуреакций:
.
• Пользуясь методом учета изменений степеней окисления
элементов, расставьте коэффициенты в схемах реакций:
;
• На основе значений стандартных электродных потенциалов
полуреакций определите, прямая или обратная реакция будет
протекать в системе
;
20
2 , 0.48 ;S eS B
+ = =−
−
ϕ
Задание 187
• Определите степени окисления элементов в соединениях:
,
,
POH
23
,
• В приведенных схемах
0
1
−
NN →
2
уравняйте число атомов и определите:
- на сколько единиц повысилась (или понизилась) степень
окисления элементов;
- какой элемент окисляется;
- какой элемент восстанавливается.
,
0
5
+
NN →
2
.