Химия (стр. 12 )

Fe2O3 + AI = Fe + AI2O3

Во внутримолекулярных ОВР изменяют степень окисления атомы, которые входят в состав молекул одного и того же вещества, но различных элементов, как, например, в реакции термического разложения хлората калия:

KCl+5O3-2 = 2 KCl-1 + 3 O2 0

В реакциях диспропорционирования атомы-окислители и атомы-восстановители также находятся в одном и том же веществе, являются атомами одного и того же элемента и имеют одинаковые значения степени окисления. Например :

3Cl20 + 6KOH = 5 KCl–1 + KCl+5O3 + 3 Н2О

Методы расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях

Существуют два метода расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях:

1.  метод электронного баланса (МЭБ);

2.  метод полуреакций.

Рассмотрим метод электронного баланса, при котором учитывается:

а) сумма электронов, отдаваемых всеми восстановителями, которая равна сумме электронов, принимаемых всеми окислителями;

б) одинаковое число одноименных атомов в левой и правой частях уравнения;

в) число молекул воды (в кислой среде) или ионов гидроксида (в щелочной среде), если в реакции участвуют атомы кислорода.

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций легче провести в несколько стадий:

1) установление формул исходных веществ и продуктов реакций;

2) определение степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции;

З) определения числа электронов, отдаваемых восстановителем и принимаемых окислителем, и коэффициентов при восстановителях и окислителях;

4) определение коэффициентов при всех исходных веществах и продуктах реакции исходя из баланса атомов в левой и правой частях уравнения.

Пример 1.

1.Записываем схему реакции:

К2Сг2О7 + K2SO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2О.

2.Определяем элементы, изменяющие свою степень окисления в процессе реакции:

К2Сг2+6О7 + K2S+4O3 + H2SO4 → Cr2+3(SO4)3 + K2S+6O4 + H2О.

и условно записываем процессы окисления и восстановления элементов в их соединениях:

окислитель Сг+6 →Сг+3 – процесс восстановления;

восстановитель S+4→S+6 – процесс окисления.

Электронный баланс достигается тогда, когда числа электронов в каждой из этих схем, взятых целое число раз, равны друг другу. Для этого находим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов - это 6. Видно, что молекула окислителя присоединяет в 3 раза больше электронов, чем молекула восстановителя их отдает. Поэтому, чтобы соблюдался электронный баланс второй процесс - окисление восстановителя — должен осуществляться в три раза чаще, чем первый. Это отражается коэффициентами справа от записанных схем:

2Сг+6 +3е•2 → 2 Сг+3 6 1

S+4 – 2е → S+6 2 6 3

4. Полученные коэффициенты ставим перед окислителем и восстановителем в левой части уравнения (коэффициент 1 не пишется):

К2Сг2О7 + 3 K2SO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2О.

5. Далее, сначала уравниваем ионы металла, не изменяющие своей степени окисления, а участвующие лишь в связывании анионов среды. В данном примере такими ионами являются ионы К+, входившие в состав бихромата калия.

К2Сг2О7 + 3 K2SO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + H2О.

6. Определяем коэффициент перед средой. Средой является серная кислота, которая поставляет сульфатные группы SO42– для связывания катионов в виде солей. В правой части уравнения видно, что в составе солей находится семь сульфатных групп, причем три из них получили в результате окисления сульфита калия. Значит, на солеобразование потребовались оставшиеся четыре сульфатные группы. Поэтому перед формулой серной кислоты в уравнении реакции ставим коэффициент – 4:

К2Сг2О7 + 3 K2SO3 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + H2О.

7. Уравниваем число атомов водорода за счет подбора коэффициентов в правой части уравнения перед водой (коэффициент равен 4):

К2Сг2О7 + 3 K2SO3 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 4H2О.

8. Проверяем правильность подбора коэффициентов подсчетом числа атомов кислорода слева и справа в уравнении реакции:

7 + 9+16= 12+ 16 + 4

32 = 32.

Равенство имеется, значит, в уравнении реакции стрелку → можно заменить знаком равенства. Уравнение реакции составлено:

К2Сг2О7 +3 K2SO3 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 4H2О.

Пример 2.

1. Записываем схему реакции без коэффициентов

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → MnSO4 + Fe2(SO4 )3 + K2SO4 + H2O

2.Определяем СО элементов

KMn+7O4 + Fe+2SO4 + H2SO4→Mn+2SO4 + Fe2+3(SO4)3 +K2SO4+H2O

Как видно, СО меняется только у марганца и железа, у первого она понижается (восстановление), у второго — повышается (окисление).

З. Определяем число электронов, отдаваемых восстановителем FeSO4 и принимаемых окислителем КМnО4 :

Mn+7 +5е → Mn+2 5 5 1х2=2

Fe+2 – 1е → Fe+3 1 5х2=10

По уравнению реакции число атомов железа до и после реакции нечетное, для того чтобы их привести к кратным четным значениям коэффициенты удваиваются:

2KMnO4 + 10FeSO4 + H2SO4→ MnSO4 + Fe2(SO4 )3 + K2SO4 + H2O

4. Последовательность расстановки коэффициентов в дальнейшем следующая:

- уравниваем число атомов, изменивших степень окисления;

- уравниваем количество атомов щелочных металлов до и после реакции;

- подсчитываем число атомов серы после и до реакции, разность между этими значениями – коэффициент перед серной кислотой – 8;

- последними уравниваем атомы водорода: подсчитываем число атомов водорода до и после реакции; коэффициент перед водой – 8.

2KMnO4 + 10FeSO4+8H2SO4→2MnSO4+ 5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O

5.Проверяем правильность подбора коэффициентов подсчетом числа атомов кислорода слева и справа в уравнении реакции:

2KMnO4 + 10FeSO4+8H2SO4→2MnSO4+ 5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O

Число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения одинаково, поэтому данное уравнение является окончательным:

2KMnO4 + 10FeSO4+8H2SO4=2MnSO4+ 5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O

Пример 3.

Fe+2S2–1 + O20 → Fe2+3O3–2 + S+4O2–2

В таких случаях, если больше чем два элемента изменяют степень окисления, определяют суммарное число электронов отданных или присоединенных элементами:

Fe+2 – e - → Fe+3 4

2 S–1 – 10 e - → 2 S +4 }11е 44

2 O 0+ 4 e - →2 O-2 4 11

Конечное уравнение этой реакции:

FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2 .

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

1.  Напишите в ионно-молекулярной форме уравнения реакций между следующими парами веществ: NiCl2 и H2S; Pb(NO3)2 и KJ; NH4OH и HСl.

2.  Определите степень гидролиза NH4Cl И рН раствора с концентрацией соли, равной 0,5 моль/дм3, если Кдис. NH4OH=1,8·10-5.

3.  Закончите приведенную реакцию, расставьте коэффициенты и подсчитайте сумму коэффициентов в правой части уравнения:

K2Cr2O7 + KJ + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + J2 + ... + ...

4.  Напишите в ионно-молекулярной форме уравнения реакций между следующими парами веществ: Na2SO3 и H2SO4; CaCO3 и HCl; Ba(NO3)2 и Na2CO3.

5.  Определите степень гидролиза KCN и рН раствора с концентрацией соли, равной 0,1 моль/дм3, если Кдис. HCN=6,5·10-10

6.  Закончите приведенную реакцию, расставьте коэффициенты и подсчитайте сумму коэффициентов в правой части уравнения:

PH3 + KMnO4 + H2SO4 ® H3PO4 + MnSO4 + ... + ..

7.Напишите в ионно-молекулярной форме уравнения реакций между следующими парами веществ: NiCl2 и H2S; K2CO3 и HCl; CuSO4 и NaOH.

8.Вычислите степень гидролиза Na2CO3 по второй ступени и рН раствора соли с концентрацией соли, равной 0,2 моль/дм3, если Кдис I H2CO3- =4,4·10-7.

9. Закончите приведенную реакцию, расставьте коэффициенты и подсчитайте сумму коэффициентов в правой части уравнения:

Sn(OH)2 + KMnO4 + KOH ® K2SnO3 + ... + ...

10.Напишите в молекулярной форме уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

NO 2- + H+ = HNO2

Cu2+ + 2 OH - = Cu(OH)2;

H+ + OH - = H2O.

11.Вычислите степень гидролиза Na3PO4 по третьей ступени и рН раствора с концентрацией соли, равной 0,1 моль/дм3 , если Кдис I. H3PO4 =7,5·10-3.

12. Закончите приведенную реакцию, расставьте коэффициенты и подсчитайте сумму коэффициентов в левой части уравнения:

MnSO4 + Cl2 + KOH ® K2MnO4 + KCl + ... + ...

13.Напишите в ионно-молекулярной форме уравнения реакций между следующими парами веществ: Na2S и H2SO4; FeS и HCl; HCOOK и HNO3.

14.Вычислите степень гидролиза K2CO3 по второй ступени и рН раствора с концентрацией 0,1 моль/дм3, если Кдис. I H2СO3=4,4·10-7.

15. Закончите приведенную реакцию, расставьте коэффициенты и подсчитайте сумму коэффициентов в правой части уравнения:

Mg + HNO3 ® NH4 NO3 + ... + ...

16. Напишите в молекулярной форме уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями

NH4+ + OH - = NH4OH;

CH3COOH + OH - = CH3COO - + H20;

Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O.

17.Вычислите степень гидролиза CuCl2 по первой ступени и рН раствора с концентрации соли, равной 0,1 моль/дм3, если Кдис. II Сu(OH)2 =3,4·10-7.

18. Закончите приведенную реакцию, расставьте коэффициенты и подсчитайте сумму коэффициентов в правой части уравнения: