9. Окислительно - восстановительные реакции (овр) уровень в

1. Уравнять реакцию. Указать окислитель и восстановитель.

KCrO₂ + Br₂ + KOH → KBr + K₂Cr₂O₇ + H₂O

Определить массу KCrO₂, необходимую для взаимодействия с

4 Г брома.

Дано: Уравнять реакцию и указать окислитель и восстановитель. -?

РЕШЕНИЕ:

КCr⁺³O₂ + Br₂⁰ + KOH = KBr + K₂Cr₂⁺⁶O₇ + H₂O

восст. окисл. среда

НОК ДМ

окисл-льBr₂⁰ + 2ē = 2Br ^- 3

6

восст-льCr⁺³ - 3ē = Cr⁺⁶ 2

3Br₂⁰ + 2Cr⁺³ = 6Br + 2Cr⁺⁶

2KCrO₂ + 3Br₂ + 6KOH → 6KBr + K₂Cr₂O₇ + 3H₂O

Согласно уравнению реакции 2 моль KCrO₂ реагирует с 3 моль Br₂, т.е.

2М– 3М2·123 г/моль - 3·160 г/моль

- - 4 г.

= = 2,05 г

Ответ: окислитель – Br₂, восстановитель – KCrO₂, = 2,05г.

2. Уравнять реакцию. Указать окислитель и восстановитель:

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ = S + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Определить c_эк(Н₂S), если на взаимодействие с 3,16 г KMnO₄ израсходовано 200 см³ раствора H₂S.

Дано: 3,16 г = 200 см3

Уравнять реакцию, указать окислитель и восстановитель, определить

РЕШЕНИЕ:

H₂S^-2 + KMn⁺⁷O₄ + H₂SO₄ = S⁰ + Mn⁺²SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

восст. окисл. cреда

НОК ДМ

восст-льS^-2 - 2ē = S⁰ 5

10

окисл-ль Mn⁺⁷ + 5ē = Mn⁺² 2

5S^-2 + 2Mn⁺⁷ = 5S⁰ + 2Mn⁺²

Переносим полученные коэффициенты в молекулярное уравнение:

5H₂S + 2KMnO₄ + H₂SO₄ = 5S + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Подсчитываем количество H₂SO₄ необходимое для получения 2 моль MnSO₄ и 1 моль K₂SO₄. Для этого необходимо 3 моль H₂SO₄:

5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5S + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Уравниваем количество водорода и кислорода (8Н₂О):

5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5S + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

По закону эквивалентов n_эк(H₂S) = n_эк(KMnO₄)

= , г/моль

где - число электронов, принятых одной молекулой KMnO₄.

= г/моль

·0,2 = = 0,1

= = 0,5 моль/л

Ответ: окислитель - KMnO₄, восстановитель - Н₂S,

3. Определить направление протекания реакции:

а) KI^-1 + Cu⁺²Cl₂ <=> Cu⁺Cl + KCl + I₂⁰

б) KI^-1 + Fe⁺³Cl₃ <=> Fe⁺²Cl₂ + KCl + I₂⁰

Расставить коэффициенты, указать окислитель и восстановитель.

Вычислить константу равновесия реакции при стандартных условиях.

Дано: Уравнение реакции

Уравнять реакцию и указать окислитель и восстановитель. Определить направление протекания реакции. Кс - ?

РЕШЕНИЕ:

а) Для того, чтобы определить направление протекания окислительно-восстановительной реакции, надо сопоставить силу окислителей для следующих полуреакций (см. таблицу)

Cu²⁺ + e^- = Cu⁺ φ= +0,15 B

I₂ + 2e^- = 2I^- φ= +0,54 B

Из двух приведенных окислителей более сильным окислителем будет I₂ , поскольку φ> φ.

I₂ находится в продуктах реакции, следовательно, реакция будет протекать справа налево т.е. реально протекающей будет реакция:

CuCl + KCl + I₂ <=> KI + CuCl₂

Расставляем коэффициенты методом электронного баланса:

Cu⁺¹Cl + KCl + I₂⁰ = Cu⁺²Cl₂ + KI^-1

НОК ДМ

Cu⁺¹ - e- = Cu⁺² 2

2

I + 2e- = 2I^-1 1

I₂⁰ + 2Cu⁺¹ = 2Cu⁺² + 2I

2CuCl + 2KCl + I₂ <=> 2KI + 2CuCl₂

Δ_rG⁰(298K) = -z·F·ε˚ (9.1)

где z - число отданных или принятых электронов (НОК = 2); F = 96500 Кл/моль; ε˚ - стандартное напряжение ОВР, В

ε˚ = φ˚_ок - φ˚_восст (9.2)

ε˚ = = 0,54-0,15 = 0,39В

Δ_rG₀(298K) = -2·96500·0,39 = -75270 Дж,

= 1,66·10¹³.

Ответ: окислитель - I₂; восстановитель – CuCl, приведенная в условии задачи реакция (а) протекает справа налево, К_С =1,66·10¹³.

б) Из таблицы определяем стандартные электродные потенциалы окислителей для реакции

KI + FeCl₃ <=> FeCl₂ + KCl + I₂

Fe³⁺ + e^- = Fe⁺² φ= +0,77 B

I₂ - 2e^- = 2I^- φ= +0,54 B

Из двух приведенных окислителей более сильным окислителем будет Fe⁺³ , поскольку φ> φ.

Fe⁺³ находится в исходных веществах, следовательно, реакция будет протекать слева направо т.е. реально протекающей будет реакция (б), приведенная в условии задачи:

KI + FeCl₃ <=> FeCl₂ + KCl + I₂

Расставляем коэффициенты методом электронного баланса:

KI^-1 + Fe⁺³Cl₃ = Fe⁺²Cl₂ + KCl + I₂⁰

НОК ДМ

I^-1 - e- = I⁰ 1 2

1 2

Fe⁺³ + e- = Fe⁺² 1 2

I^-1 + Fe⁺³ = Fe⁺² + I⁰

Поскольку после реакции образуется четное число атомов иода, значения НОК и ДМ удваиваем.

2KI + 2FeCl₃ <=> 2FeCl₂ + 2KCl + I₂

Δ_rG⁰(298K) = -z·F·ε˚ (9.1)

где z - число отданных или принятых электронов (НОК = 2); F = 96500 Кл/моль; ε˚ - стандартное напряжение ОВР, В

ε˚ = φ˚_ок - φ˚_восст (9.2)

ε˚ = 0,77-0,54 = 0,23В

Δ_rG₀(298K) = -2·96500·0,23 = -44390 Дж,

= 6,3·10⁷.

Ответ: окислитель – FeCl₃ ; восстановитель – KI, реакция протекает слева направа, Кс =6,3·10⁷.