Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
26
Добавлен:
22.01.2014
Размер:
2.56 Mб
Скачать

Примеры решения типовых задач.

Пример 1. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса.

Задача. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции окисления дисульфида серы (II) кислородом.

Решение. Продуктами этой реакции являются SO2 и Fe2O3. Соответственно степень окисления железа изменяется от +2 до +3, степень окисления серы – от –1 до +4, степень окисления кислорода – от 0 до –2. Можно видеть, что функцию восстановителя в этой реакции выполняют совместно Fe2+ и S22-, функцию окислителя – О2. В этой связи представим реакции окисления и восстановления схемой:

11

О2 + 4е 2 О2-

восстановление, окислитель О2

4

Fe2+ – 1е Fe3+

S22- – 10е 2 S4+

окисление, восстановитель FeS2

4 FeS2 + 11О2 2 Fe2O3 + 8 SO2

По числу принятых кислородом и отданных FeS2 электронов определяем коэффициенты перед окислителем и восстановителем. С учетом поэлементного баланса находим коэффициенты перед формулами продуктов реакции.

Пример 2. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионного баланса.

Задача. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции между перманганатом калия и сульфитом натрия в среде серной кислоты.

Решение. KMnO4 и Na2SO3 – сильные электролиты, поэтому в растворе они практически полностью диссоциируют на ионы. Окисляющим началом является анион MnO4 , в котором марганец находится в степени окисления +7. В то же время у серы в сульфит-анионе имеется ресурс окисления до сульфат-аниона, поэтому он является восстановителем. Известно, что в кислой среде перманганат-анион восстанавливается до Mn2+. Поэтому уравнения полуреакций записываются в виде:

2

MnO4 + 8Н+ + 5е Mn2+ + 4 Н2О

восстановление,

окислитель KMnO4

5

SО32– + Н2О – 2е SО42– + 2Н+

окисление, восстановитель Na2SO3

2MnO4+ 16Н+ + 5SО32– +5Н2О 2Mn2+ + 8 Н2О + 5SО42– + 10Н+

Можно видеть, как пара Н+ – Н2О осуществляет перераспределение кислорода между реагентами и продуктами реакции.

Коэффициенты перед строками уравнений полуреакций отражают требования электронного баланса: количество электронов, принятых окислителем должно быть равно количеству электронов, отданных восстановителем. Суммирование левых и правых частей уравнений реакций с учетом умножения их на указанные коэффициенты дает уравнение окислительно-восстановительной реакции в ионно-молекулярной форме, приведенное под чертой. Сокращение подобных членов в этом уравнении приводит к более компактной его форме

Переход к молекулярной форме приводит к окончательному виду уравнения: .

Пример 3. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций, протекающих в нейтральной среде.

Задача. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции между сульфатом марганца(II) и перманганатом калия.

Решение. Продуктом этой реакции является MnO2, следовательно, в роли окислителя выступает анион , а восстановителя –. Составляем уравнение полуреакции, учитывая, что в левой части этих уравнений в качестве перераспределителя кислорода выступает вода.

2

MnO4 + 2Н2О + 3е MnО2 + 4ОН

восстановление,

окислитель MnO4

3

Mn2+ + 2Н2О – 2е MnО2 + 4Н+

окисление, восстановитель Mn2+

2MnO4+ 10Н2О + 3Mn2+ 5MnО2 + 8ОН + 12Н+.

Суммирование левых и правых частей уравнений полуреакций с учетом умножения их строк на приведенные коэффициенты дает ионно-молекулярное уравнение, представленное под чертой. С учетом того, что рекомбинация + и 8ОН в правой части этого уравнения дает 8 молекул воды, сокращаем воду в левой и правой частях и получаем уравнение

2MnO4+ 2Н2О + 3Mn2+ 5MnО2 + 4Н+.

Переход к молекулярной форме приводит к окончательному виду уравнения:

.

Пример 4. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций с участием органических соединений.

Задача. Составьте уравнение реакции окисления этилбензола перманганатом калия в нейтральной среде.

Решение. Роль окислителя в этой реакции выполняет перманганат-анион, а восстановителя – этилбензол, . В нейтральной среде перманганат-анион переходит в, а этилбензол деструктивно окисляется до бензойной кислоты и углекислого газа. В этой связи уравнение полуреакций записывается в виде

4

MnO4 + 2Н2О + 3е MnО2 + 4ОН

восстановление,

окислитель MnO4

1

+ 4Н2О – 12е + + 12Н+

окисление, восстановитель

4MnO4+ 12Н2О + 4MnО2 + ++ + 12 Н2О + 4ОН

Сокращая воду в левой и правой частях полученного уравнения и учитывая взаимодействия

+ ОН + Н2О

+ 2ОН+ Н2О,

приходим к уравнению

4MnO4+ 4MnО2 +++2Н2О+ ОН-