Используем теперь метод электронно-ионного баланса. Рассмотрим полуреакцию окисления. Молекула FеS2 превращается в ион Fе3+ (Fе(NО3)3 полностью диссоциирует на ионы) и два иона SO42- (диссоциация H2SO4):
FeS2 → Fe3+ + 2SO24-.
Для того, чтобы уравнять кислород, в левую часть, добавим 8 молекул H2O, а в правую – 16 ионов Н+ (среда кислая!):
FeS2 + 8H2O → Fe3+ + 2SO42- + 16H+.
Заряд левой части равен 0, заряд правой +15, поэтому FеS2 должен отдать 15 электронов:
FеS2 + 8Н2О - 15е → Fе3+ + 2SО42- + 16Н+.
Рассмотрим теперь полуреакцию восстановления нитрат-иона:
NO-3 → NO2.
Необходимо отнять у NО3- один атом О. Для этого к левой части добавим 2 иона Н+ (кислая среда), а к правой — одну молекулу Н2О:
NО3- + 2Н+ → NО2 + Н2О.
Для уравнивания заряда к левой части (заряд +1) добавим один электрон:
NО3- + 2Н+ + е → NO2 + Н2О.
Полный электронно-ионный баланс имеет вид:
Сократив обе части на 16Н+ и 8Н2О, получим сокращенное ионное уравнение окислительно-восстановительной реакции:
FеS2 + 15NО3- + 14Н+ = Fе3+ + 2SО42- + 15NО2 + 7Н2О.
Добавив в обе части уравнения соответствующее количество ионов по три иона NО3- и Н+, находим молекулярное уравнение реакции:
FеS2 + 18НNО3(конц) = Fе(NО3)3 + 2Н2SО4 + 15NО2 + 7Н2О.
Задача 2. Напишите уравнения реакций, протекающих в водной среде:
а) Na2SО3 + КМnО4 + Н2SО4 → X + …
б) Х + КОН → ...
Решение.
а) Перманганат калия в кислой среде восстанавливается в соль марганца (II), а сульфит натрия окисляется до сульфата натрия:
5Nа2SО3 + 2КМnО4 + ЗН2SО4 = 5Nа2SО4 + К2SО4 + 2МnSО4 + ЗН2О.
б) Из продуктов реакции а) только сульфат марганца (II) (вещество X) реагирует со щелочью в водном растворе:
MnSО4 + 2КОН = Мn(ОН)2↓+ К2SО4.
Задача 3. Электролиз 400 г 8,5%-ного раствора нитрата серебра продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 25 г. Вычислите массовые доли соединений в растворе, полученном после окончания электролиза, и массы веществ, выделившихся на инертных электродах.
Решение. При электролизе водного раствора АgNО3 на катоде происходит восстановление ионов Аg+, а на аноде — окисление молекул воды:
Катод: Аg+ + е = Аg.
Анод: 2Н2О - 4е = 4Н+ + О2.
Суммарное уравнение:
4AgNО3 + 2Н2О = 4Ag↓ + 4НNО3 + О2↑.
v(АgNО3) = 400.0,085 / 170 = 0,2 моль. При полном электролитическом разложении данного количества соли выделяется 0,2 моль Аg массой 0,2.108 = 21,6 г и 0,05 моль О2 массой 0,05.32 = 1,6 г. Общее уменьшение массы раствора за счет серебра и кислорода составит 21,6+1,6 = 23,2 г.
При электролизе образовавшегося раствора азотной кислоты разлагается вода:
2H2O = 2Н2↑ + O2↑.
Потеря массы раствора за счет электролиза воды составляет 25 - 23,2 = 1,8 г. Количество разложившейся воды равно: v(Н20) = 1,8/18 = 0,1. На электродах выделилось 0,1 моль Н2 массой 0,1.2 = 0,2 г и 0,1/2 = 0,05 моль О2 массой 0,05.32 = 1,6 г. Общая масса кислорода, выделившегося на аноде в двух процессах, равна 1,6+1,6 = 3,2 г.
В оставшемся растворе содержится азотная кислота: v(НNO3) = v(AgNО3) = 0,2 моль, m(НNО3) = 0,2.63 = 12,6 г. Масса раствора после окончания электролиза равна 400-25 = 375 г. Массовая доля азотной кислоты: ω(НNО3) = 12,6/375 = 0,0336, или 3,36%.
Ответ. ω(НNО3) = 3,36%, на катоде выделилось 21,6 г Аg и 0,2 г Н2, на аноде — 3,2 г О2.
Задача 4. Составить уравнение реакции восстановления Fe3O4 водородом.
Решение. Запишем схему процесса с указанием изменения степеней окисления элементов:
Составляем электронные уравнения:
Найденные коэффициенты проставляем в схему процесса, заменяя стрелку на знак равенства:
Fе3О4 + 4Н2 = ЗFе + 4Н2О
Задача 5. Составьте схемы электролиза водных растворов: а) сульфата меди б) хлорида магния;
в) сульфата калия.
Во всех случаях электролиз проводится с использованием угольных электродов.
Решение.
а) В растворе сульфат меди диссоциирует на ионы:
СuSО4 
Сu2+ + SO42-
Ионы меди могут восстанавливаться, на катоде в водном растворе. Сульфат-ионы в водном растворе не окисляются, поэтому на аноде будет протекать окисление воды. Схема электролиза:
б) Диссоциация хлорида магния в водном растворе:
MgCl2+ Mg2++2Сl-
Ионы магния не могут восстанавливаться в водном растворе (идет восстановление воды), хлорид-ионы — окисляются. Схема электролиза:
в) Диссоциация сульфата калия в водном растворе:
К2SО4 2К+ + SO42-
Ионы калия и сульфат-ионы не могут разряжаться на электродах в водном растворе, следовательно, на катоде будет протекать восстановление, а на аноде — окисление воды. Схема электролиза:
или, учитывая, что 4Н+ + 4ОН - = 4Н2О (осуществляется при перемешивании),
2H2O 
2H2 + O2
Запомни: Окислители KMnO4, Na2Cr2O7 в зависимости от среды восстанавливаются до:
ü В сильнокислой среде Mn2+ и Cr3+
ü В нейтральной среде MnO2 и Cr(ОН)3
ü В сильно щелочной среде MnO42- и [Cr(ОН)4 ]-
При составлении уравнений, в случае необходимости, можно добавлять воду, соответствующую кислоту или щелочь, как в левую так и в правую части уравнения.
Концентрированная азотная кислота при реакции с малоактивным металлом выделяет NO2 и воду, а разбавленная NO и воду.
Самостоятельная работа
1.В реакции оксида железа (ІІІ) с водородом восстановителем является:
1)H02 2)Al0 3)Fe0 4)O-2
2.Веществом, не проявляющим восстановительные свойства, является:
1)NaI 2)Na2S 3)Na2SO3 4)Na2SO4
3.Оксид углерода (ІІ) проявляет восстановительные свойства при нагревании с:
1)N2 2)CO2 3)Fe 4)Fe2O3
4.Восстановительные свойства железа проявляется в реакции:
1) FeO+H2SO4= FeSO4+H2O 3)2FeCl2+Cl2=2FeCl3
2) Fe(OH)2+2HCl= FeCl2+2H2O 4)FeCl2+2NaOH= Fe(OH)2+2NaCl
5.Оксид железа (ІІІ) проявляет окислительные свойства при взаимодействии с:
1) гидроксидом натрия 3) серной кислотой
2) оксидом углерода(ІІ) 4) хлороводородом
6.Коэффициент перед формулой окислителя в уравнении реакции, схема которой
NH3+O2кат NO+H2O, равен: 1)1 2)2 3)3 4)5
7.В реакции, схема которой C+HNO3=NO2+CO2+H2O, коэффициент перед формулой восстановителя равен: 1)1 2)2 3)3 4)4
8.Схема превращения S-2→S+4 соответствует уравнение реакции:
1)2H2S+O2 (недостаток) =2S+2H2O 3) 2H2SO3+H2O2=H2SO4+H2O
2) 2H2S+3O2 (избыток) =2SO2+2H2O 4) 4H2O2+PbSO4=PbSO4+4H2O
9.Установите соответствие между уравнением реакции и веществом-окислителем, участвующим в данной реакции.
УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ ОКИСЛИТЕЛЬ
А)2NO + 2H2=N2+2H2O 1) H2
Б)2NH3+Na=2 NaNH2+ H2 2) NO
B) H2+2 Na= NaH 3) N2
Г) NH3+6 NO=5 N2+6 H2O 4) NH3
А | Б | В | Г |
10. При электролизе водного раствора какой соли на катоде и аноде будут выделятся газообразные вещества?
1/ AgNO3 2/KNO3 3/CuCl2 4/SnCl2
11. Водород образуется при электролизе раствора:
1/ CaCl2 2/CuSO4 3/Hg(NO3)2 4/AgNO3
12. При электролизе водного раствора нитрата калия на аноде выделяется:
1/ O2 2/NO2 3/N2 4/H2
13. Азотная кислота накапливается в электролизе при пропускании электрического тока через водный раствор:
1/ нитрата калия 2/ нитрата алюминия 3/ нитрата магния 4/ нитрата меди
14.Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А)Al2(SO4)3 1/ гидроксид металла, кислота
Б)CsOH 2/ металл, галоген
В)Hg(NO3)2 3/металл, кислород
Г)AuBr3 4/водород, галоген
5/водород, кислород
6/металл, кислота, кислород
15. Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения:
НАЗВАНИЕ МЕТАЛЛА ЭЛЕКТРОЛИЗ
А) натрий 1)водного раствора солей
Б) алюминий 2)водного раствора гидроксида
В) серебро 3)расплава поваренной соли
Г) медь 4)расплавленного оксида
5)раствора оксида в расплавленном криолите
6)расплавленного нитрата
А | Б | В | Г |
16. Напишите уравнение реакции, протекающих на катоде и аноде, и общее уравнение электролиза водного раствора сульфата меди(ІІ) на инертных электродах.
17. Напишите уравнение реакции, протекающих на катоде и аноде, и общее уравнение электролиза водного раствора сульфата натрия на инертных электродах.
18. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, определите окислитель, восстановитель.
Na2Cr2O7 + HBr CrBr3 + Br2 +….+….
19. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, определите окислитель, восстановитель.
KMnO4 + MnSO4 + H2O MnO2 +….+……
20. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, определите окислитель, восстановитель.
Na2Cr2O7 + Na2SO3 + H2SO4 Cr2 (SO4)3 +…..+…..
21. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, определите окислитель, восстановитель.
NH3 +K2FeO4 +….. N2 + Fe(OH)3 + ....
22. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, определите окислитель, восстановитель.
NO2 +HBrO4 + …. HNO3 + Br2
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
