Контрольное задание 2 Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительными реакциями называются реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Под степенью окисления понимают тот условный заряд атома, который вычисляется исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов.

Степень окисления может иметь отрицательное, положительное или нулевое значения, которые ставятся над символом элемента: .

Степень окисления элементов в простых веществах равна нулю

Водород в соединениях проявляет степень окисления +1, за исключением гидридов щелочных и щелочноземельных металлов , где его степень окисления –1.

Кислород в соединениях проявляет степень окисления –2, за исключением пероксидов , где его степень окисления –1, или в соединении с фтором, где степень окисления кислорода +2.

Степень окисления элементов можно определить исходя из положения элемента в периодической системе Д.И.Менделеева (см. раздел «Периодическая система элементов Д.И.Менделеева», пример 2).

В молекулах сложных веществ неизвестную степень окисления элемента определяют исходя из электронейтральности молекулы, используя правило: алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю, а в сложном ионе - заряду иона.

Например, рассчитаем степень окисления хрома в дихромате калия . Степень окисления калия +1, кислорода –2. Степень окисления хрома обозначим через х:. Исходя из электронейтральности и с учетом числа атомов получаем уравнение: (+1)2 + 2х + (-2)7 = 0; х = +6.

Степень окисления хрома равна +6.

Аналогично вычисляем степень окисления марганца в ионе MnO:

х + (-2) 4 = -2, х = +6.

В окислительно-восстановительных реакциях происходит перемещение электронов от одних атомов или ионов к другим. При этом протекают два взаимосвязанных процесса – окисление и восстановление.

Окисление – процесс отдачи электронов молекулой, атомом или ионом. Степень окисления при этом повышается

H- 2ē2H,Al- 3ēAl,S- 6ēS.

Восстановление – процесс присоединения электронов молекулой, атомом или ионом. Степень окисления при этом понижается.

Cl+ 2ē 2Cl, S+ 2ē S, N+ 8ē N.

Вещества, атомы или ионы которых, отдают электроны, называются восстановителями. В процессе реакции восстановители окисляются, образуя продукты окисления.

Вещества, атомы или ионы которых присоединяют электроны, называются окислителями. В процессе реакции окислители восстанавливаются, образуя продукты восстановления.

Пример 1.Определите среди приведенных реакций реакцию обмена и окислительно-восстановительные реакции и расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

а)

б)

в)

Решение.В отличие от окислительно-восстановительных реакции обмена не сопровождаются изменением степени окисления атомов элементов реагирующих веществ. Определим степени окисления атомов всех элементов в каждой реакции.

а)

В данной реакции степени окисления атомов элементов не изменяются, реакция не окислительно-восстановительная. Реакция относится к реакциям обмена, в результате ее протекания образуется малорастворимое соединение . Находим коэффициенты в уравнении методом подбора, подсчитывая баланс элементов в левой и правой части уравнения в следующей последовательности: калий, хром, барий, хлор, водород, кислород.

Полное ионно-молекулярное уравнение реакции обмена:

Ионно-молекулярное уравнение в сокращенной форме:

б)

В данной реакции меняют степень окисления атомы хрома и хлора, реакция относится к окислительно-восстановительной. Уравниваем реакцию методом электронного баланса с помощью электронных уравнений, в которых указываются изменения степени окисления атомов элементов и число электронов, отданных восстановителем и принятых окислителем.

Степень окисления хрома повышается от +3 до +6, хлора понижается от +5 до +1, следовательно - восстановитель,- окислитель.

При составлении электронных уравнений следует исходить из числа атомов элементов, изменивших степень окисления у восстановителя и окислителя. В молекулу восстановителя входят два атома хрома, в молекулу окислителя один атом хлора. Число атомов каждого элемента слева и справа в электронном уравнении должно быть одинаково, следовательно, электронные уравнения имеют следующий вид:

2Cr- 23ē2Cr6 2 окисление

12

Cl+ 4ēCl4 3 восстановление

Общее количество электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов равно 12. Разделив это число на 6 (число отданных электронов), получаем коэффициент 2 для восстановителя. При делении общего наименьшего кратного на 4 (число принятых электронов), получаем коэффициент 3 для окислителя. Для продукта окисления проставляем коэффициент 4, так как в состав этой молекулы входит только один атом хрома. Для продукта восстановленияставим коэффициент 3. Остальные коэффициенты уравнения находим подсчетом баланса элементов в последовательности: калий, водород.

Правильность уравнивания подтверждается подсчетом атомов кислорода. Окончательное уравнение реакции:

^{восста- окислитель продукт продукт}

^{новитель окисления восстановления}

в)

В данной реакции меняют степень окисления атомы серы и азота, реакция относится к окислительно-восстановительным. Степень окисления серы повышается от -2 до +6, азота понижается от +5 до +2, следовательно - восстановитель,- окислитель.

Электронные уравнения имеют следующий вид:

S^2– 8ēS⁺⁶ 8 3 окисление

24

N⁺⁵ + 3ēN⁺²3 8 восстановление

Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов равно 24. Разделив это число на 8, получаем коэффициент 3 для восстановителя () и продукта его окисления (), а при делении 24 на 3 получаем коэффициент 8 для окислителя (HNO₃) и продукта его восстановления (). Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют степень окисления, находим подбором. Для уравнивания атомов железа в правую часть кпроставляем коэффициент 3. Азотная кислотав данной реакции выполняет две функции – является окислителем и связывая 3 ионав 3 молекулы солидополнительно расходуется на солеобразование в количестве 6 молекул. Поэтому перед окислителем в уравнении реакции проставляем коэффициент 14. В ходе реакции образуется 4 молекулы воды.

Окончательное уравнение реакции:

^{восста- окислитель продукт продукт}

^{новитель окисления восстановления}

ЗАДАНИЯ

221-240.

1. Какие из приведенных реакций относятся к реакциям обмена и к окислительно-восстановительным реакциям?

2. Для реакций обмена расставьте коэффициенты методом подбора, и напишите полное и сокращенное ионно-молекулярное уравнения.

3. Для окислительно-восстановительных реакций, используя метод электронного баланса, составьте электронные уравнения, укажите процессы окисления, восстановления, восстановитель, окислитель.

221. PH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄  H₃PO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄

AgNO₃ + CaJ₂  AgJ + Ca(NO₃)₂

Co + HNO₃  Co(NO₃)₂ + NO + H₂O

222. FeS + HNO₃  Fe(NO₃)₂ + S + NO₂ + H₂O

KJ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ Cr₂(SO₄)₃ + J₂+ K₂SO₄ + H₂O

Al₂O₃+ KOH  KAlO₂ + H₂O

223. Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂  CaCO₃ + H₂O

Na₂SO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄  Na₂SO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄  Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

224. K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄  CrO₃ + K₂SO₄ + H₂O

PbS + HNO₃  S + Pb(NO₃)₂ + NO + H₂O

CrBr₃ + H₂O₂ + KOH  K₂CrO₄ + KBr + H₂O

225. KMnO₄ + HNO₂ + H₂SO₄  MnSO₄ + K₂SO₄ + HNO₃

Ca(OH)₂ + CO₂  Ca(HCO₃)₂

Bi₂S₃ + HNO₃  Bi(NO₃)₃ + S+ NO + H₂O

226. Cr₂(SO₄)₃ + H₂O₂ + NaOH Na₂CrO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

MnO₂ + HCl  MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

K₂CrO₄ + HCl  K₂Cr₂O₇ + KCl + H₂O

227. (NH₄)₂S  NH₃ + H₂S

K₂Cr₂O₇ + HCl  CrCl₃ + Cl₂ + KCl + H₂O

FeSO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄  Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

228. As₂S₅ + HNO₃ + H₂O  H₃AsO₄ + H₂SO₄ + NO

Ca(HCO₃)₂ + HCl  CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Al + KNO₃ + KOH  K₃AlO₃ + NH₃

229. MnS + HNO₃  Mn(NO₃)₂ + S + NO + H₂O

As + HJO₃ + H₂O  H₃AsO₄ + HJ

H₃BO₃ + NaOH  Na₂B₄O₇ + H₂O

230. K₃AsO₄ + KI + H₂SO₄  K₃AsO₃ + I₂ + K₂SO₄

ZnSO₄ + NaOH  Na₂ZnO₂ + Na₂SO₄ + H₂O

PH₃ + AgNO₃  Ag + H₃PO₄ + HNO₃

231. Cr₂O₃ + KNO₃ + KOH  K₂CrO₄ + KNO₂ + H₂O

Cu₂O + HNO₃  CuNO₃ + H₂O

CuSO₄ + KJ  CuJ + J₂ + K₂SO₄

232. KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄  MnSO₄ + O₂ + K₂SO₄ + H₂O

Mg + HNO₃  Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

(MgOH)₂SO₄ + KOH  Mg(OH)₂ + K₂SO₄

233. Pb(CH₃COO)₂ + HNO₃  CH₃COOH + Pb(NO₃)₂

FeS + HNO₃  Fe(NO₃)₂ + H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

Al + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄  Al₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃

234. PbO₂ + MnSO₄ + HNO₃  HMnO₄ + PbSO₄ + Pb(NO₃)₂

Ca₃(PO₄)₂ + H₂SO₄  CaSO₄ + H₃PO₄

AuCl₃ + H₂O₂ + NaOH  Au + O₂ + NaCl + 2H₂O

234. Cu₂O + HNO₃  Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

C + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄  CO₂ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O

CaCl₂ + K₃PO₄  Ca₃(PO₄)₂ + KCl

234. SnCl₂ + K₂Cr₂O₇ + HCl  SnCl₄ + CrCl₃ + KCL + H₂O

Zn(OH)₂ + KOH  K₂[Zn(OH)₄]

As₂S₅ + H₂O₂ + NH₄OH  (NH₄)₃AsO₄ + (NH₄)₂SO₄ + H₂O

234. Sr(HCO₃)₂ + Sr(OH)₂  SrCO₃ + H₂O

Na₂S + Na₂Cr₂O₇ + H₂SO₄  Na₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + S + H₂O

Hg + HNO₃  Hg(NO₃)₂ + NO + H₂O

234. Bi₂O₃ + Br₂ + KOH  KBiO₃ + KBr + H₂O

Al₂(SO₄)₃ + Ca(HCO₃)₂  CaSO₄ + Al(HCO₃)₃

KMnO₄ + MnSO₄ + H₂O  MnO₂ + K₂SO₄ + H₂SO₄

234. MgJ₂ + H₂O₂ + H₂SO₄  MgSO₄ + J₂ + H₂O

AlCl₃ + NH₄OH  Al(OH)₃ + NH₄Cl

NaCrO₂ + Br₂ + NaOH  Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O

234. Na₂Cr₂O₇ + NaOH  Na₂CrO₄ + H₂O

MnCO₃ + KClO₃  MnO₂ + KCl + CO₂

K₂Cr₂O₇ + H₂S + H₂SO₄  Cr₂(SO₄)₃ + S + K₂SO₄ + H₂O