Электролиз растворов и расплавов солей и окислительно-восстановительные реакции (стр. 6 )

окис-ль восст-ль солеобр

Cr2O72- +6ē = 2Cr3+ + 7O2- 1

2Cl1- -2 ē = Cl20 3

5. NH4Cl + KNO2 = KCl + N2 + 2H2O

NH4+ - 3ē = Nо + 4H+ 1 (окисление)

NO2- + 3ē = Nо + 2O-2 1 (восстановление)

6. 4NH3 + 6NO = 5N2 + 6H2O

2NH30 - 6ē = N20 + 6H+ 2 (окисление)

2NO0 + 4ē = N20 + 2O-2 3 (восстановление)

7. 5MnSO4(р) + 2KMnO4 (р) + 6H2O = 7MnO2 + K2SO4 + 4H2SO4 + 2H2

Mn2+ + 2O-2 - 2ē = MnO20 5 (окисление)

MnO4- + 2H+ + 5ē = MnO20 + H20 + 2O-2 2 (восстановление)

8. P2I4 + P4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4

Запишем первую схему трансформации для данной реакции:

P2I4 → PH4I

Составим материальный баланс, для этого к левой части прибавим P4, а недостаток водорода в левой части восполним за счет ионов водорода:

2P2I4o + P4o + 32H+ → 8PH4Io

Составим баланс зарядов за счет электронов:

2P2I4 o + P4 o + 32H+ + 32ē = 8PH4I o (полуреакция восстановления)

Запишем теперь схему следующей трансформации:

P4o → H3PO4 o

Составим материальный баланс за счет частиц (H+ ) и (O-2 ):

P4o + 12H+ + 16O-2 → 4H3PO4 o

Составим баланс зарядов за счет электронов:

P4o + 12H+ + 16O-2 - 20ē = 4H3PO4 o (полуреакция окисления)

Составим теперь электронный баланс:

P4o + 12H+ + 16O-2 - 20ē = 4H3PO4 o 8 (окисление)

2P2I4 o + P4 o + 32H+ + 32ē = 8PH4I o 5 (восстановление)

Получим уравнение реакции:

10P2I4 + 5P4 + 8P4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

9. Cu2S + 10HNO3 + 2HNO3 = 10NO2 + CuSO4 + Cu(NO3)2 + 6H2O

восс-ль окис-ль солеобр.

2Cu2S0 + 4O2- - 10ē = 2Cu+2 + SO42- 1

NO31- + 1ē = NO20 + O2- 10

10. 3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O = 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO

восс-ль окис-ль средообр.

As2S30 + 20O2- -28ē = 2AsO4 3- + 3SO42- 3

NO31- + 3ē = NO0 + 2O2- 28

11. 3P4S3 + 38HNO3 + 8H2O = 12H3PO4 + 9H2SO4 + 38NO

восс-ль окис-ль средообр

P4S30 + 28O2- - 38ē = 4PO43- + 3SO42- 3

NO31- + 3ē = NO0 + 2O2- 38

12. 2P4 + 8HClO4(К) + 4H2O = (HPO3)4 + 4H3PO4 + 4Cl2 + 4O2

2P40 + 16H1+ + 28O2- - 40ē = (HPO3)40 + 4H3PO40 1

2ClO41- + 10ē = Cl20 + O20 + 6O-2 4

Применение метода протонно-кислородного баланса к реакциям с

участием нестехиометрических и комплексных соединений

Метод протонно-кислородного баланса применим к реакциям с участием нестехиометрических соединений, к которым другие методы не могут быть применены, поскольку не могут быть определены степени окисления атомных частиц:

1. 2Na2S5 + 3О2 = 2Na2SO3(S) + 6S

Na2S50 + 3О-2 - 6ē = Na2SO3(S)0 + 3S 2

О20 + 4ē = 2О-2 3

2. MoC4 + 11O3 = MoO3 + 4CO2 + 11О2

MoC40 + 11О-2 - 22ē = MoO30 + 4CO20 1

O30 + 2ē = О20 + О-2 11

3. Сr7C3 + 27O3 = 7CrO3 + 3CO2 + 27О2

Сr7C30 + 27О-2 -54ē = 7CrO3 + 3CO2 1

O30 + 2ē = О20 + О-2 27

4. 2Mo3N + 11О2 = 6MoO3 + 2NO2

Mo3N0 + 11О-2 - 22ē = 3MoO30 + NO20 2

О20 + 4ē = 2О-2 11

5. FeS8 + 51Cl2 + 64H2O = Fe2(SO4)3 + 13H2SO4 + 102HCl

FeS80 + 32О-2 -51ē = Fe3+ + 8SO42- 2

Cl20 + 2ē = 2Cl - 51

6. W3C + 11O3 = 3WO3 + CO2 + 11О2

W3C0 + 11О-2 -22ē = 3WO30 + CO20 1

O30 + 2ē = О20 + О-2 11

7. 2Al3Ag5 + 6NaOH + 18H2O = 6Na[Al(OH)4] + 9H2

Al3Ag50 + 12О-2 +12H+ -9ē = 3 [Al(OH)4]- + 5Ag0 2

2H2O0 + 2ē = H20 + 2О-2 +2H+ 9

8. Fe4C + 16HNO3 + 12HNO3 = 4Fe(NO3)3 + CO2 + 16NO2 + 14H2O

Fe4C0 + 2О-2 -16ē = 4Fe3+ + CO20 1

NO31- + 1ē = NO20 + О-2 16

9. 2FeS8 + 51Cl2 + 64H2O = Fe2(SO4)3 + 13H2SO4 + 102HCl

FeS80 + 32O2- -51ē = Fe3+ + 8SO42- 2

Cl20 + 2ē = 2Cl1- 51

10. 10[Cr(N2H4CO)6]4[Cr(CN)6]3(р) + 1176KMnO4(р) + 1399H2SO4(р) = 660KNО3 +1176MnSO4 + 35K2Cr2O7 +223K2SO4 + 420CO2 + 1879H2O:

2[Cr(N2H4CO)6]4[Cr(CN)6]30 + 565O2- -1176ē = 132NО31- + 7Cr2O72- + 84CO20 +192Н1+ 5

MnO41- +5ē = Mn2+ + 4O2- 1176

11. 5[Co(NH3)4][Co(CO)4] (р) + 44KMnO4(р) + 66H2SO4(р) = 10CoSO4 + 20KNО3 + 44MnSO4 + 12K2SO4 + 20CO2 + 96H2O:

[Co(NH3)4][Co(CO)4]0 +16O2- - 44ē = 2Co2 + + 4NО31- + 4CO20 + 12Н1+ 5

MnO41- +5ē = Mn2+ + 4O2- 44

II.3.Окислительно-восстановительные свойства некоторых веществ

Окислительно-восстановительные свойства азотистоводородной

кислоты НN3 (динитридонитрат (V) водорода) или НNN2 и азидов

Составление уравнений и определение типа ОВР с участием НN3 и ее солей вызывает у студентов определенные трудности в связи с неправильным выявлением степеней окисления атомных частиц азота, а также не реализуемостью в этих системах метода электронного баланса.

В обычных условиях динитридонитрат (V) водорода НN3 (НNN2)- бесцветная летучая жидкость с резким запахом. Водный раствор НN3 называется азотистоводородной кислотой, слабая (близка к уксусной). Азид - ион NN2- ([N+5N2-3]-) сильный окислитель. НN3 проявляет как окислительные свойства за счет атомной частицы азота N+5 (см. НNО3), так и восстановительные свойства благодаря атомным частицам азота N-3 (см. NН3).

Необходимо знать, что в НNN2 двум крайним атомным частицам азота приписывают степень окисления (-3), а центральной – (+5):

H -3 +5 -3

N N º N или

Н -3 +5 -3

N = N ® N

Для НN3 и ее солей характерны реакции внутримолекулярного окисления –восстановления (ВМОВ) с наложением внутримолекулярной конмутации (ВМК).

Для удобства предлагаем следующие возможные электронные схемы внутримолекулярного окисления –восстановления и внутримолекулярной конмутации НNN2:

 

1) 2N-3 + N+5 +2ē = N2о + N-3 ,

NN2-

 

2) 2N-3 + N+5 - 4ē = N2о + N+ ,

NN2-

 

3) 2N-3 + N+5 = N2о + N - ,

NN2-

 

4) 4N-3 + 2N+5 -2ē = 3N2о конмутация

2NN2-

Рассмотрим реакции с участием HN3

10HN3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 15N2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Mn+7 +5 ē = Mn+2 2

4N-3 + 2N+5 -2 ē = 3N2о 5

Реализуется схема 4. Реакция относится к межмолекулярному окислению-восстановлению с наложением внутримолекулярной конмутации.