Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
Для нахождения коэффициентов при составлении окислительно-восстановительных реакций необходимо:
· соблюдение материального баланса (число атомов данного элемента в левой и правой части должно быть одинаково);
· соблюдение электронного баланса: число электронов, отданных восстановителем (Red), должно быть равно числу электронов, принятых окислителем (Ox), например: Al + Cl 2® AlCl3
Red Ox
2 
Al - 3 ē = Al3+ процесс окисления, или полуреакция окисления
3 Cl 2 + 2 ē = 2Cl– процесс восстановления, или полуреакция восстановления
2Al + 3Cl2 = 2Al 3+ + 6Cl–
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3
При составлении окислительно-восстановительных реакций в водных растворах часто возникает необходимость использовать среду (Н+, ОН —, Н2О). При этом, если частица в левой части полуреакции содержит кислорода больше, чем в правой (NO3— ® NO2 — ), то нужно связать "О2—"; если частица в левой части полуреакции содержит кислорода меньше, чем в правой части (SO32– ® SO4 2— ), то нужно ввести "О2—" (представлено в табл. 4.1).
Таблица 4.1
| Процессы | Среда в окислительно-восстановительных реакциях в расчете на "О2— " в соединении | ||
| кислая (Н+) | щелочная (ОН-) | нейтральная (Н2О) | |
| Связать "О2— " NO3—® NO2— | О2— + 2Н+ = Н2О | О2— + Н2О = 2ОН— | О2— + Н2О = 2ОН— |
| Ввести "О2–" SO32— ® SO42— | Н2О = О2— + 2Н+ | 2ОН— = О2– + Н2О | Н2О = О2—+ 2Н+ |
Для реакции К2Cr2O7 + КI + Н2SO4 ® Cr2(SO4)3 + I2 + Н2О + К2 SO4
ниже представлена последовательность однотипных операций, с помощью которых составляют уравнения полуреакций с использованием среды.
· Записывают исходные вещества и продукты полуреакций окисления и восстановления (сильные электролиты записывают в виде ионов, а неэлектро-литы, слабые электролиты, газы, осадки - в виде молекул):
Cr2O7 2—®Cr3+; I— ® I2.
· Уравнивают количество атомов элемента, изменяющего степень окисления:
Cr2O 7 2—®2Cr 3+; 2I— = I2.
· По изменению степени окисления подсчитывают количество отданных или принятых электронов: Cr2O7 2— + 6 ē ® 2Cr 3+; 2I— - 2ē = I2.
· При необходимости уравнивают кислород и водород, используя правила среды: Cr2O7 2— + 6 ē + 14Н + = 2Cr 3+ + 7Н2О
· Проверяют суммарный заряд ионов и электронов левой и правой части уравнения.
· Составляют суммарное ионное уравнение реакции:
Cr2O7 2— + 6I — + 14Н + = 2Cr 3+ + 3I2 + 7Н2О
· Составляют суммарное молекулярное уравнение реакции:
К2Cr2O7 + 6КI + 7Н2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 7Н2О + 4К2 SO4
Пример 1. Среда кислая.
Na3PO3 + KMnO4 + H2 SO 4 ® Na3PO 4 + MnSO4 +
Red Ox
5 PO33—-2 ē + Н2О = PO43— + 2Н+
2 MnO4— + 5 ē + 8Н + = Mn2+ + 4 H2O
 |
5PO33— + 2MnO4—+ 5Н2О + 16Н+ = 5PO4 3— + 2Mn 2+ + 10Н+ + 8Н2О
5PO33—+ 2MnO4—+ 6Н+ = 5PO43— + 2Mn 2+ + 3Н2О
5Na3PO3 + 2KMnO4 + 3H2SO 4 = 5Na3PO 4 + 2MnSO 4 + 3Н2О + K2SO4
Пример 2. Среда щелочная.
KCrO2 + KClO4 + KOH® K2CrO 4 + KCl + ...
Red Ox
8 CrO 2— - 3 ē + 4ОН–= CrO4 2— + 2Н2О
3 ClO4 — + 8 ē + 4Н2О = Cl — + 8ОН—
8CrO2— + 3ClO4— + 32ОН — + 12Н2О = 8CrO42— + 3Cl — + 16Н2О + 24ОН—
8CrO2— + 3ClO4 — + 8ОН — = 8CrO42 —+ 3Cl— + 4Н2О
8KCrO2 + 3КClO 4 + 8КОН = 8К2СrО 4 + 3КСl + 4Н2О
Пример 3. Среда нейтральная.
КMnO4 + MnSO4 + Н2О ® MnO2 +
Ox Red
3 Mn 2+ - 2 ē + 2Н2 О = MnO2 + 4Н+
2 MnO4— + 3 ē + 2Н2 О = MnO2 + 4ОН —
 |
3Mn 2+ + 2MnO4— + 10Н2О = 5MnO2 + 12Н+ + 8ОН —
3Mn2+ + 2MnO4— + 2Н2О = 5MnO2 + 4Н+
3MnSO4 + 2KMnO4 + 2Н2О = 5MnO2 + K2SO4 + 2Н2SO4
Задания к подразделу 4.1
Задания 241-260. Рассчитайте и укажите степень окисления (CO) атомов элементов в предложенных частицах. Объясните, какую роль могут выполнять указанные частицы в окислительно-восстановительных реакциях: толькоокислитель (Ox), только восстановитель (Red), окислитель и восстановитель.
| 241.NH4OH, VO2+, Ni, VO3— | 251.SeO32—, AlO2—, Br —, ClO3— |
| 242.MnO42—, NO3—, NH4+, ClO3— | 252.CO2, Cr2O72—, BrO —, SeO42— |
| 243.TiO2+, ClO —, MnO2, MnO4— | 253.SO42—, CO, H2S, MnO42— |
| 244.Cl2, Cl —, CrO2—, B4O7 2— | 254.Ca, NO3—, BrO —, NO2— |
| 245.BrO —, Br —, Cd2+, CrO42— | 255.ClO4—, Cl —, CrO2—, F2 |
| 246.NO3 —, NO, Cr2O72—, SO32— | 256.SO42—, Cl2, Mn2+, ClO — |
| 247.CO2, ClO—, MnO42—, Cl— | 257.NO2—, MnO2, NO2, Cu |
| 248.Fe2O3, MnO4—, Br —, CrO42— | 258.CrO2—, ReO4—, PbO2, CrO42— |
| 249.Fe, AlO2—, N2O, NO3— | 259.SO32—, NO2, ClO4—, Br — |
| 250.CrO33—, MnO2, PbO2, Cr2O72— | 260.H2S, Cl2 , SO42—, Cr2O72— |
Задания 261-280. Составьте электронно-ионные схемы и молекулярные уравнения реакций. Укажите окислитель и восстановитель. Две реакции (а,б) для каждого задания.
261. а) Na2SeO3 + KBrO + H2O Br2 , SeO4 2—
б) HCl + HNO3 Cl2 , NO
262. а)Cr2(SO4)3 +Cl2 + KOH CrO4 2— , Cl —
б) K2Cr2O7 + Na2SO3 + H2SO4 SO4 2—, Cr 3+
263. а)KI + HNO3 NO, I2
б) NaCrO2 +NaClO + KOH CrO4 2— , Cl —
264. а)HNO3 + Ni N2O , Ni2+
б) SnSO4 +Ag2O3+ KOH SnO3 2— , AgO.
265. а)K2Cr2O7 + Na3AsO3 + H2SO4AsO4 3—, Cr3+
б) KCrO2 +Cl2+ KOH CrO4 2— , Cl —
266. а)K2Cr2O7 +HCl Cr 3+ , Cl2
б) SO2 +NaIO3 + H2O SO4 2— , I—
267. а)KMnO4 + H2S + H2SO4 Mn2+ , SO4 2—
б) I2 + Cl2 + H2O IO3— , Cl —
268. а)Sn(NO3)2 + K2Cr2O7 + H2SO4 Sn4+ , Cr 3+
б) KClO3 +KCrO2+ NaOH CrO4 2— , Cl —
269. а)SnCl2 + KBrO3 + HCl Sn4+ , Br —
б) FeSO4 + KClO3 + H2SO4 Fe3+, Cl —
270. а)Ni(OH)2 +NaClO + H2O Ni(OH)3 , Cl —
б) KMnO4 + Na2SO3 + H2O SO4 2— , MnO2
271. а)MnSO4 + PbO2 + H2SO4 Pb2+, MnO4 —
б) FeCl2 + KMnO4 + H2SO4 Fe3+, Mn2+
272. а)MnSO4 +Cl2+ KOH MnO4 2 — , Cl —
б) H3PO3 + KMnO4 +H2SO4 Mn2+ , H3PO4
273. а)KMnO4 + NaNO2 + H2O NO3—, MnO2
б) Mn(NO3)2 + NaClO + H2O Cl — , MnO2
274. а)KMnO4 + NaNO2 + H2SO4 NO3— , Mn2+
б) H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 S , Cr 3+
275. а)Cr2O3 + KClO3 + KOH CrO4 2—, Cl —
б) FeCl2 +HNO3 + HCl Fe3+, N2O
276. а)KClO3 + MnO2 + KOH MnO4 2— , Cl —
б) Na3AsO3 +I2+ H2O AsO4 3— , I —
277. а)H2S + HNO3 SO4 2— , NO2.
б) I2 + Na2SO3 + H2O I— , SO42—
278. а)C + HNO3 CO2 , NO2.
б) H2S + Cl2 + H2O SO4 2— , Cl —
279. а)SnCl2 + Na3AsO3 +HCl As , Sn4+
б) (BiO)2SO4 + Br2 + NaOH BiO3—, Br —
280. а)Mn(NO3)2 + NaBiO3 + HNO3 Bi3+ , MnO4—
б) KNO3 +Zn+ NaOH ZnO2 2— , NH3