4. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций по методу электронного баланса
Окислительно–восстановительными называются реакции, в результате которых изменяется степень окисления одного или нескольких элементов, входящих в состав реагирующих веществ.
Отдача атомом электронов (сопровождается повышением степени окисления), называется окислением.
Присоединение атомом электронов (сопровождается понижением степени окисления), называется восстановлением.
Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент, называется восстановителем; вещество, содержащее восстанавливающийся элемент, называется окислителем.
Задачи
Используя метод электронного баланса, расставить коэффициенты в уравнениях. В необходимых случаях впишите недостающие молекулы воды. Укажите окислители и восстановители.
86. As2S3 + HNO3 → H3AsO4 + NO2 + H2SO4
87. Cu2S + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO2
88. FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2
89. Cr2Se3 + HNO3 +PbO2 → H2Cr2O7 + PbSeO4 + Pb(NO3)2
90. MoS2 + HNO3 +PbO2 → H2MoO4 + PbSO4 + Pb(NO3)2
91. Cu2S + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO
92. Fe(CrO2)2 + K2CO3 + O2 → Fe2O3 +K2CrO4 + CO2
93. C + S + KNO3 → N2 + CO2 +K2S
94. FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO
95. As2S3 + HNO3 → H3AsO4 + NO + H2SO4
96. Cu2S + Fe2(SO4)3 → FeSO4 + CuSO4 + S
97. Cr2S3 + HNO3 +PbO2 → H2Cr2O7 + PbSO4 + Pb(NO3)2
98. MoS2 + O2 → SO2 +MoO3
99. Fe(CrO2)2 + C → CO + Fe + Cr
100. As2S3 + H2O2 + NH4OH → (NH4)3AsO4 + (NH4)2SO4 + H2O
101. CuFeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 +CuSO4 + H2SO4 + NO
102. FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
103. As2S3 + HClO3 → H3AsO4 + H2SO4 + HCl
104. FeS + O2 → Fe2O3 + SO2
105. NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2 + H2O
Закончить уравнения реакций, написав их в ионном и молекулярном виде:
106. KMnO4 + MnSO4 +H2O →
107. Sb3+ + Zn +H+ → SbH3 +
108. C2O
+ J
→ CO2
+
109. PCl3
+ ClO
+ H2O
→
110. HPO
+ Hg2+ + H2O
→ Hg+ +
5. Направление окислительно-восстановительных процессов
Пример
В кислый раствор,
содержащий смесь солей КСl,
КВr и KJ,
добавлено достаточное количество КNO2.
Записать редоксицепи, выражающие
взаимодействие иона NO
по отдельности с галогенид–ионом.
Сопоставлением электродных потенциалов
установить, какой из галогенид–ионов
будет окисляться до свободного состояния,
а какие не будут. Для окисляющегося
галогенид-иона написать молекулярные
уравнения реакций.
Решение:
а) редоксицепь:
NO
//2Cl–/Cl2
E=
φ(окисл)–φ(вос-ля)
φ(2Сl–/Сl2)=+1,4 В
φ(NO
+2Н+/NO+Н2О)=+1,2
В
E=1,2
В – 1,4 В = – 0,2 В
(ЭДС< 0, реакция не может протекать при н.у.)
б)
редоксицепь: NO
+ 2H+,NO
+ H2O//2Br–
/Br2
E=
φ(окисл)–φ
(вос-ля)
φ(2Br– /Br2)=+1,09 В
φ(NO
+ 2H+/NO
+ H2O)=+1,2
В
E=
1,2 В – 1,09 В = 0,11 В > 0
в) редоксицепь:
NO
+ 2H+,NO
+ H2O//2J,J2
E=
φ(окисл)–φ(вос-ля)
φ(2J/J2)= 0,53 В
φ(NO
+ 2H+/NO
+ H2O)=+1,2
В
E=
1,2 В – 0,53 В = 0,67 В
Протекает тот процесс, ЭДС которого больше нуля т.е. окисление КJ и КBr.
Уравнение реакции:
2КJ+2KNO2+4HCl
2NO
+2H2O+J2+4KCl
|
NO |
2 |
|
2J–
– 2 e– |
1 |
+ 2H+–1e–
NO+H2O
J2
2NO
+4H+
+2 J–
2NO
+ 2H2O
+ J2
С КBr процесс аналогичен.
Задачи
111. В какую сторону пойдет реакция:
2KJ + PbO2 + 2HgSO4 = J2 + H2SO4 + PbSO4 + 2H2O
112. Определить, может ли ион Fe3+ окислить ион Cl–, Br–, J–, если учесть, что ион Fe3+ восстанавливается до Fe2+ ?
113. Определить, будет ли протекать реакция при взаимодействии 1М раствора FeSO4 и HgSO4 по схеме:
2FeSO4 + 2HgSO4 = Fe2(SO4)3 + Hg2SO4
114. Перманганат калия можно получить окислением манганата хлором K2MnO4 + Cl2 = KMnO4 + 2KCl. Можно ли вместо хлора использовать Br2 или J2?
115. Определить, может ли KMnO4 окислить NaJ в кислой среде?
116. Определить, будет ли MnO2 в кислом растворе окислять NaBr?
117. Может ли FeSO4 окисляться в Fe2(SO4)3 газообразным кислородом в кислой среде?
118. Сравните восстановительную способность Ca, Zn, Co, Cu по отношению к Cl2.
119. Определить, может ли оксид германия(IV) окислить Mn(NO3)2 в кислом растворе?
120. Определить, может ли KMnO4 окислить в кислой среде хлорид олова(II), если концентрация их раствора равна 1 моль/л.
121. Окислится ли в
кислой среде ион Cr3+
в Cr2O
анионом NO
с восстановлением последнего до NO.
122. Какой окислитель Br2, H2O2 или HNO3 можно использовать в процессе: CrCl3 H2Cr2O7 ?
123. Какой окислитель Cl2, Br2 или J2 можно использовать в процессе Fe2+ Fe3+
124. Какой окислитель H2O2, PbO2 или K2Cr2O7 можно использовать в процессе: MnSO4 H2MnO4 ?
125. Какой окислитель Br2 или HNO3 можно использовать в процессе: H2SO3 H2SO4
126. Какой окислитель HClO, J2, или KMnO4 можно использовать в процессе: H2SeO3 H2SeO4 ?
127. Определите направление протекания реакции, имея в виду, что активности окисленной и восстановленной форм равны:
Cu2Cl2 + SnCl4 SnCl2 + 2CuCl2
128. Определите направление протекания реакции, имея в виду, что активности окисленной и восстановленной форм равны:
Na2SO3 + J2 + H2O Na2SO4 + 2HJ ?
129. Определите направление протекания реакции, имея в виду, что активности окисленной и восстановленной форм равны:
2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O2KMnO4+10FeSO4 +8H2SO4?
130. Определите направление протекания реакции, имея в виду, что активности окисленной и восстановленной форм равны:
2Fe(OH)2 + Br2 + 2H2O 2Fe(OH)3 + 2HBr ?
131. Определите направление протекания реакции, имея в виду, что активности окисленной и восстановленной форм равны:
HgO + Pb PbO + Hg ?
132. Определите направление протекания реакции, имея в виду, что активности окисленной и восстановленной форм равны:
Pb+Hg2SO42Hg+PbSO4
133. Определите направление реакции при 25C
2Fe(OH)2 + Br2 + 2H2O 2Fe(OH)3 + 2HBr,
если для системы Fe2+, Fe3+ aок : авосст = 10–6, а для системы 2Br–, Br2 аок : авосст=10–5
134. Определите направление реакции:
Cu2Cl2+SnCl4 2CuCl2+SnCl2
при с(Cu+) = 0,002 моль/л; с(Cu2+) = 0,2 моль/л; с(Sn2+) = 0,003 моль/л; с(Sn4+) = 0,03 моль/л?
135. Будет ли окислять
KMnO4 ионы Br–
при а(Н+)=10–3 моль/л;
а(MnО2+)=а(MnO
)=1
моль/л.