Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая химия. Часть I. Учебное пособие для самостоятельной подготовки студентов
.pdf
91
Затем переносим полученные коэффициенты в основное или молеку-
12
0
2
лярное уравнение реакции и уравниваем те вещества, элементы которых
не изменяли степень окисления (если это требуется):
К2Сr2О7 + 3К2S + 7Н2SО4 = Сr2(SО4 )3 + 3S + 4К2SО4 + 7Н2О.
Проверяем количество атомов кислорода в левой и правой частях уравнения, если количество атомов кислорода совпадает, то реакция уравнена
(слева атомов кислорода 35, справа атомов кислорода тоже 35). Реакция уравнена правильно.
2. Составьте полное уравнение окислительно-восстановительной реакции:
Аℓ + NaОН + Н2О → Nа[Аℓ(ОН)4 ] + Н2 .
Полуреакции запишите в виде ионно-электронных уравнений.
Решение
Определяем степени окисления каждого элемента во всех химических
соединениях этой реакции и находим те элементы, которые изменяют степень
окисления:
Аℓ0 + Na+1О–2Н+1 + Н
О–2 → Nа+1 [Аℓ+3 (О–2Н+1)4 ] + Н
.
Степень окисления изменяют алюминий и водород: Аℓ0 до Аℓ+3 и Н+1
до Н0 (Аℓ0 отдает 3ē, а Н+1 принимает 1ē). Аℓ0 является восстановителем и
окисляется до Аℓ+3 , а Н+1 в молекуле Н2О является окислителем и восстанавливается до Н0 . Составляем уравнение полуреакций в электронно-ионном
виде. Поскольку реакция протекает в щелочной среде (NаОН), то к окислите-
лю или окисленной форме кислородосодержащих частиц добавляются молекулы Н2О, а к восстановителю или восстановленной форме – добавляются
гидроксид-ионы (ОН– ):
Аℓ – 3ē + 4ОН– = [Аℓ(ОН)4 ]–
Н2О + 2ē + Н2О = Н2 + 2ОН–
Суммируем левые и правые части уравнений полуреакций с учетом коэффициентов, уравнивающих количество принятых и отданных электронов,
сокращаем подобные члены:
Аℓ – 3ē + 4ОН– = [Аℓ(ОН)4 ]– 2
Н2О + 2ē + Н2О = Н2 + 2ОН– 3
2Аℓ – 6ē + 8ОН– + 6Н2О + 6ē = 2[Аℓ(ОН)4 ]– + 3Н2 + 6ОН–
2ОН–
или:
2Аℓ + 2ОН– + 6Н2О = 2[Аℓ(ОН)4 ]– + 3Н2
Переносим полученные коэффициенты в основное или молекулярное
уравнение реакции и уравниваем те соединения, элементы которых не изменяли степень окисления (если это требуется):
2Аℓ + 2NaОН + 6Н2О = 2Nа[Аℓ(ОН)4 ] + 3Н2 .
Проверяем количество атомов кислорода в левой и правой частях уравнения: слева атомов кислорода 8 и справа атомов кислорода 8. Поскольку количество атомов кислорода в левой и правой частях уравнения совпадает,
следовательно реакция уравнена правильно.
3. Составьте полное уравнение окислительно-восстановительной реакции:
КMnО4 + К2SО3 + Н2О → MnО2↓ + К2SО4 + КОН.
Полуреакции изобразите в виде ионно-электронных уравнений.
Решение
Определяем степени окисления каждого элемента во всех химических
соединениях этой реакции и находим те элементы, которые изменяют степень
окисления:
+IV
, S
+1
.
+IV
К+1Mn+7О
+ К
12
S+4О
23
+ Н
12
О–2 → Mn+4О
22
↓ + К
12
24
Степень окисления изменяют марганец и сера: Mn
+VI
до S
восстанавливается до Mn
+VI
до S
(Mn
+VII
принимает 3ē, а S
+IV
+IV
отдает 2ē). Mn
+IV
, а S
является восстановителем и окисляется
+VII
является окислителем и
. Составляем уравнения полуреакций в электронно-ионном виде.
S+6О
+VII
24
+ К+1О–2Н
до Mn
При составлении уравнений полуреакций окислительно-восстановительных реакций в нейтральной среде Н2О с участием кислородсодержащих
частиц принимают во внимание продукты реакции. Если в числе продуктов
92
93
реакции образуется кислота, то добавляют частицы, которые образуются
4
2
3
2
4
MnО
4
+ 3ē + 2Н2О = MnО2 + 4ОН–
2
SО
2
3
– 2ē + 2ОН– = SО
2
4
+ Н2О
3
4
2
3
2
4
4
2
3
2
4
в кислой среде, т. е. к окислителю или окисленной форме добавляются ионы
Н+ , а к восстановителю или восстановленной форме – молекулы Н2О. Если
в числе продуктов реакции образуется щелочь, то добавляют частицы, которые образуются в щелочной среде, т. е. к окислителю или окисленной форме
добавляются молекулы Н2О, а к восстановителю или восстановленной форме
– гидроксид-ионы (ОН– ).
В данной реакции в числе продуктов образуется щелочь (КОН). Следовательно, к кислородсодержащих частицам будем добавлять: к окислителю
или окисленной форме молекулы Н2О, а к восстановителю или восстановленной форме – гидроксид-ионы (ОН– ):
MnО
+ 3ē + 2Н2О = MnО2 + 4ОН– .
SО
– 2ē + 2ОН– = SО
+ Н2О.
Суммируем левые и правые части уравнений полуреакций с учетом коэффициентов, уравнивающих количество принятых и отданных электронов, и
сокращаем подобные члены:
2MnО
+ 6ē + 4Н2О + 3SО
– 6ē + 6ОН– = 2MnО2 + 8ОН– + 3SО
+ 3Н2О
Н2О 2ОН–
или:
2MnО
+ Н2О + 3SО
= 2MnО2 + 2ОН– + 3SО
Переносим полученные коэффициенты в основное или молекулярное
уравнение реакции и уравниваем те соединения, элементы которых не изменяли степень окисления (если это требуется):
2КMnО4 + 3К2SО3 + Н2О = 2MnО2 ↓ + 3К2SО4 + 2КОН.
94
Проверяем количество атомов кислорода в левой и правой частях урав-
2
4
2
4
VI
2
2
7
VI
2
2
7
2
4
нения: слева атомов кислорода 18 и справа тоже 18. Следовательно реакция
уравнена правильно.
4. В приведенных ниже электронно-ионных схемах поставьте вместо
знака вопроса число принятых или отданных электронов, найденное по правилу суммы зарядов:
а) S
+VI
O
+ 4Н+ + ? → S
+IV
О2 + 2Н2О
Решение
В левой части уравнения суммарный заряд равен (+2), а в правой части
уравнения суммарный заряд равен (0). Следовательно, чтобы суммы зарядов
в левой и правой частях уравнения были равными, необходимо в левую часть
уравнения добавить 2ē. Тогда суммы зарядов в левой и правой частях уравнения будут равны 0. Уравнение реакции запишется:
а) S
+VI
O
+ 4Н+ + 2ē = S
+IV
О2 + 2Н2О
б) Сr
О
+ 14Н+ + ? → 2Сr3+ + 7Н2О
Решение
В левой части уравнения суммарный заряд равен (+12), а в правой части
уравнения (+6). Следовательно, чтобы суммы зарядов в левой и правой частях уравнения были равными, необходимо в левую часть уравнения добавить
6ē. Тогда суммы зарядов в левой и правой частях уравнения будут равны (+6).
Уравнение реакции запишется:
б) Сr
в) Сr+3 + 8ОН– + ? → Сr
О
+ 14Н+ + 6ē = 2Сr3+ + 7Н2О
+VI
О
+ 4Н2О
95
Решение
2
4
0
2
3
0
2
3
III2
8Н+ + МnО
4
+ 5ē → Мn2+ + 4Н2О,
2
2Fе2+ – 2ē → 2Fе3+
5
4
В левой части уравнения суммарный заряд равен (–5), а в правой части
уравнения суммарный заряд равен (–2). Поэтому, чтобы суммы зарядов в левой и правой частях уравнения были равными, из левой части уравнения необходимо вычесть 3ē. Тогда суммы зарядов в левой и правой частях уравнения будут равны (–2). Уравнение реакции запишется:
в) Сr+3 + 8ОН– – 3ē = Сr
г) I
+ 6Н2О + ? → 2I+VО
+VI
О
+ 12Н+
+ 4Н2О
Решение
В левой части уравнения суммарный заряд равен (0), а в правой части
уравнения суммарный заряд равен (+10). Чтобы суммы зарядов в левой и
правой частях уравнения были равными, необходимо из левой части уравнения вычесть 10ē. Тогда суммы зарядов в левой и правой частях уравнения
будут равны (+10). Уравнение реакции запишется:
г) I
+ 6Н2О – 10ē = 2I+VО
+ 12Н+
5. Какую массу сульфата железа (II) можно окислить в кислой среде
с помощью 20 см3 0,1 МЭ раствора перманганата калия?
Решение
Напишем уравнение окислительно-восстановительной реакции между
FеSО4 и КМnО4 в кислой среде:
+VII
2КМn
О4 + 10Fе
16Н+ + 2МnО
+II
SО4 + 8Н2SО4 = 2Мn
+II
SО4 + 5Fе
(SО4 )3 + К2SО4 + 8Н2О
+ 10ē + 10Fе2+ – 10ē = 2Мn2+ + 8Н2О + 10Fе3+
Согласно закона эквивалентов, сколько моль-эквивалентов перманганата
калия в растворе, столько же окислится моль-эквивалентов сульфата железа
(II).
96
Количество моль-эквивалентов КМnО4 :
1000
201,0
1000
44
КМnОКМn ОЭ
VM
4
1
FeSOЭ
M
n
M
1
152
VI2
III2
0
2
14Н+ + Сr2О
2
7
+ 3 • 2ē → 2Сr3+ + 7Н2О
1
2I– – 2ē → I2
3
2
7
6
294
6
M
1
M
= 0,002 моль-эквивалента.
Следовательно окислится и 0,002 моль-эквивалента FеSО4 .
Для определения m FеSО4 надо количество моль-эквивалентов умно-
жить на
(1 моль-эквивалент FеSО4 =
, где М – молярная масса
FеSО4 (152 г), n – количество отданных FеSО4 электронов 1ē )
1МЭ =
= 152 г/моль; m FеSО4 = 0,002 • 152 = 0,304 г
6. Сколько моль-эквивалентов КI необходимо для восстановления в ки-
слой среде 1 моля К2Сr2О7 ?
Решение
Составим уравнение окислительно-восстановительной реакции между
К2Сr2О7 и КI в кислой среде:
К2Сr
14Н+ + Сr2О
О7 + 6КI–1 + 7Н2SО4 = Сr
+ 6ē + 6I– – 6ē = 2Сr3+ + 7Н2О + 3I2
(SО4 )3 + 3I
+ 4К2SО4 + 7Н2О
По уравнению реакции с 1 молем К2Сr2О7 реагирует 6 молей КI. Поскольку 1МЭ(КI ) = 1 молю КI , то для восстановления 1 моля К2Сr2О7 необходимо 6 моль-эквивалентов КI , или, согласно закона эквивалентов, 1 моль-
эквивалент К2Сr2О7 =
эквивалентом КI =
= 166 г/моль.
= 49 г/моль будет реагировать с 1 моль-
7. Сколько моль-эквивалентов КI необходимо для восстановления в ки-
слой среде 1 моля КМnО4 ?
97
Решение
8Н+ + МnО
4
+ 5ē → Мn2+ + 4Н2О
2
2I– – 2ē → I2
5
4
5
158
5
M
1
M
Составим уравнение окислительно-восстановительной реакции между
КМnО4 и КI в кислой среде:
2КМnО4 + 10КI + 8Н2SО4 = 2МnSО4 + 5I2 + 6К2SО4 + 8Н2О
16Н+ + 2МnО
+ 10ē + 10I– – 10ē = 2Мn2+ + 8Н2О + 5I2
По уравнению реакции с 1 молем КМnО4 реагирует 5 молей КI. Поскольку 1МЭ(КI ) = 1 молю КI , то для восстановления 1 моля КМnО4 необходимо 5 моль-эквивалентов КI , или, согласно закона эквивалентов, 1 моль-
эквивалент КМnО4 =
эквивалентом КI =
= 166 г/моль.
= 31,6 г/моль будет реагировать с 1 моль-
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
130. Чему равна степень окисления серы в серной кислоте Н2SО4:
а) +2; б) +4; в) +6; г) 0; д) –2?
131. Чему равна степень окисления серы в сульфите натрия Nа2SО3:
а) +2; б) +4; в) +6; г) 0; д) –2?
132. Чему равна степень окисления серы в сероводороде Н2S:
а) +2; б) +4; в) +6; г) 0; д) –2?
133. Чему равна степень окисления хрома в хромате калия К2СrО4 :
а) +2; б) +3; в) +5; г) +6; д) –6?
134. Чему равна степень окисления хрома в дихромате калия К2Сr2О7:
а) +2; б) +3; в) +5; г) +6; д) –6?
135. Чему равна степень окисления хрома в сульфате хрома Сr2(SО4 )3:
а) +2; б) +3; в) +5; г) +6; д) –3?
98
136. Чему равна степень окисления хрома в гексагидроксохромате на-
трия Na3 [Сr(ОH)6 ]:
а) +2; б) +3; в) +5; г) +6; д) –6?
137. Чему равна степень окисления азота в азотной кислоте НNО3:
а) 0; б) +2; в) +3; г) +4; д) +5; е) –3; ж) 0?
138. Чему равна степень окисления азота в катионе аммония NН
а) 0; б) +1; в) +2; г) +3; д) +4; е) –3; ж) –4?
139. Чему равна степень окисления азота в нитрите калия КNО2:
а) 0; б) +1; в) +2; г) +3; д) +4; е) +5; ж) –3?
140. Определите: может ли быть окислителем перманганат калия
КМnО4
а) может;
б) не может.
141. Определите: могут ли быть восстановителями ионы олова Sn2+
а) могут;
б) не могут.
142. Определите, какой процесс: окисление или восстановление пред-
ставлен данной полуреакцией − S → SО
2–
:
4
а) окисление;
+
:
4
б) восстановление;
в) степень окисления серы в данной полуреакции не изменяется?
143. Определите, какой процесс: окисление или восстановление пред-
ставлен данной полуреакцией − S → S
2–
:
а) окисление;
б) восстановление;
в) степень окисления серы в данной полуреакции не изменяется?
144. Определите, какой процесс: окисление или восстановление пред-
ставлен данной полуреакцией − V2+ → VО
¯
:
3
а) окисление;
99
б) восстановление;
в) степень окисления ванадия в данной полуреакции не изменяется?
145. Определите, какой процесс: окисление или восстановление пред-
ставлен данной полуреакцией − Cℓ¯ → CℓО
¯
:
3
а) окисление;
б) восстановление;
в) степень окисления хлора в данной полуреакции не изменяется?
146. Определите, какой процесс: окисление или восстановление пред-
ставлен данной полуреакцией − JО
¯
→ J2 :
3
а) окисление;
б) восстановление;
в) степень окисления йода в данной полуреакции не изменяется?
147. Определите, какой процесс: окисление или восстановление пред-
ставлен данной полуреакцией − МnО
¯
→ МnО
4
2–
:
4
а) окисление;
б) восстановление;
в) степень окисления марганца в данной полуреакции не изменяется?
148. Определите, какой процесс: окисление или восстановление пред-
ставлен данной полуреакцией − NН
+
→ N2 :
4
а) окисление;
б) восстановление;
в) степень окисления азота в данной полуреакции не изменяется?
149. Определите, какой процесс: окисление или восстановление пред-
ставлен данной полуреакцией − NО
¯
→ NО :
3
а) окисление;
б) восстановление;
в) степень окисления азота в данной полуреакции не изменяется?
150. Определите, какой процесс: окисление или восстановление пред-
ставлен данной полуреакцией − NО
¯
→ NО
2
¯
:
3
100
а) окисление;
б) восстановление;
в) степень окисления азота в данной полуреакции не изменяется?
151. Определите: могут ли быть окислителями атомы железа Fе°:
а) могут;
б) не могут.
152. Определите: могут ли быть окислителями хлорид-ионы Сℓ¯:
а) могут;
б) не могут.
153. Определите: может ли быть окислителем кислород в степени окис-
ления –2(О2–):
а) может;
б) не может.
154. Определите: могут ли быть окислителями нитрат-ионы NО
а) могут;
б) не могут.
155. Определите: могут ли быть окислителями сульфат-ионы SО
а) могут;
¯
:
3
2–
:
4
б) не могут.
156. Определите: могут ли быть восстановителями катионы железа
+3
:
а) могут;
б) не могут.
157. Определите: могут ли быть восстановителями периодат ионы
¯
JO
:
4
а) могут;
б) не могут.
158. Определите: могут ли быть восстановителями ванадат-ионы VO
а) могут;
¯
:
3
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]