Задачи к главе 10

1–й уровень

386-390. Составить выражение для константы нестойкости комплексного иона А и определить в нем степень окисления иона – комплексообразователя:

Задачи	386	387	388	389	390
А	[Fe(CN)6]4-	[Hg(CN)4]2-	[AuCl4] -	[PtCl6] 2-	[Fe(CN)6]3-

2-й уровень

391-395. Составить координационную формулу комплексной соли с названием А и написать для нее уравнения первичной и вторичной диссоциации:

Задачи	391	392	393	394	395
А	Дицианоарген-тат калия	Гексанитро-кобальтат (III) калия	Бромид гексамминко- бальта(III)	Сульфат тетрамминкар-бонатохрома (III)	Гексацианоферрат (III) калия

3-й уровень

396-400. Составить уравнения первичной и вторичной диссоциации комплексного соединения А. Написать в молекулярной и ионно-молекулярной формах уравнения обменных реакций, происходящих между веществами А и В, имея в виду, что образующиеся комплексные соли нерастворимы в воде. Дать названия продуктам реакции:

Задачи	396	397	398	399	400
А	К4[Fe(CN)6]	Nа3[Со(CN)6]	К3[Fe(CN)6]	Nа3[Со(CN)6]	К4[Fe(CN)6]
B	CuSO4	Fe SO4	AgNO3	NiSO4	Zn SO4

11. Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительными называются реакции, которые сопровождаются изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, возникающий вследствие разности электроотрицательностей и рассчитанный из предположения, что молекула состоит только из ионов. Окисление – это процесс отдачи электронов, который приводит к повышению степени окисления восстановителя. Восстановление – это процесс присоединения электронов, при котором понижается степень окисления у окислителя. При определении степени окисления атомов необходимо помнить:

- что степень окисления атома в молекуле простого вещества равна нулю;

- степень окисления атома водорода во всех соединениях, кроме гидридов щелочных и щелочноземельных металлов равна +1;

- степень окисления кислорода во всех соединениях, кроме пероксидных и ОF₂, равна –2;

- сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.

Атом элемента в высшей степени окисления является только окислителем (например, сера в молекуле H₂SO₄ имеет высшую степень окисления 6+); атом элемента в низшей степени окисления является только восстановителем (например, сера в молекуле H₂S имеет низшую степень окисления 2–); атом элемента, находящийся в промежуточной степени окисления, может быть и окислителем и восстановителем (например, сера в молекуле H₂SO₃ имеет промежуточную степень окисления 4–). Такие соединения проявляют окислительно-восстановительную двойственность и способны к реакциям диспропорционирования.

Пример 1. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) H₂S и HI; б) H₂S и H₂SО₃; в) H₂SО₃ и HClО₄?

Решение: а) степень окисления серы в H₂S равна –2, йода в HI равна –1. Так как и сера, и йод находятся в своей низшей степени окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут;

б) степень окисления серы в H₂S равна –2, то есть низшая, в H₂SО₃ –равна +4 – промежуточная. Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем H₂SО₃ является окислителем;

в) степень окисления серы в H₂SО₃ равна +4 (промежуточная), хлора в HClО₄ равна +7 (высшая). Соединения H₂SО₃ и HClО₄ могут реагировать, причем H₂SО₃ будет проявлять восстановительные свойства.

Пример 2. Завершить уравнение реакции, дописав недостающие продукты. Составить уравнения полуреакций окисления и восстановления, на их основе написать уравнения реакций в ионной и молекулярной формах:

KNO₂+KI+H₂SO₄J₂+NO + …`

Решение. В реакции йод меняет степень окисления от –1 в иодиде калия до нуля в I₂. Йод теряет электроны, т.е. окисляется. Восстанавливаться в данной реакции будет азот, который меняет степень окисления от +3 до +2. Нитрит-ион восстанавливается до NO с приобретением одного электрона на каждый атом азота. Избыточный кислород нитрит-иона будет связываться водородными ионами кислой среды с образованием воды:

NO-2+2H++e=NO+H2O 2I-–2e=I2 2NO-2+4H++2I-=2NO+2H2O+I2 2 1

Полученное уравнение является уравнением искомой реакции в ионной форме. Молекулярное уравнение реакции получится, если учесть, что ионы калия, освобождающиеся при разрушении молекул KNO₂ и KJ, образуют соли с серной кислотой:

2KNO₂+2KI+2H₂SO₄J₂+2NO +2 К₂SO₄+2 H₂O

Пример 3. Установить, в каком направлении возможно самопроизвольное протекание реакции 2NaCl+Fe₂(SO₄)₃=2FeSO₄+Cl₂+Na₂SO₄?

Решение. Уравнение реакции в ионно-молекулярной форме:

2Cl^-+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cl₂

Запишем стандартные электродные потенциалы электрохимических систем, участвующих в реакции, используя данные прил. 6:

Cl₂+2e^-=2Cl^- E₁=1,36 B

Fe³⁺+e^-=Fe²⁺ E₂=0,77 B

Поскольку Е₁ >Е₂, то окислителем будет служить хлор, а восстановителем – ион Fe²⁺; рассматриваемая реакция будет протекать справа налево.

Пример 4. Найти при 25°С константу равновесия реакции Hg₂(NO₃)₂+2Fe(NO₃)₂=2Hg+2Fe(NO₃)₃.

Решение. Уравнение реакции в ионно-молекулярной форме:

Hg₂²⁺+2e^-=2Hg+2Fe³⁺

В реакции участвуют две электрохимические системы (прил. 6):

Hg₂²⁺+2e^-=2Hg ^- E₁=0,79 В

Fe³⁺+e^-=Fe²⁺ E₂=0,77 B

Находим значение стандартной ЭДС рассматриваемого элемента:

E⁰=E₁-E₂=0,79-0,77=0,02 В.

Теперь вычислим константу равновесия реакции:

, ^К=4,76.

Ответ: К=4,76.