Методы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций

 

Задание 226. 
Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс -  окисление или восстановление - происходит при следующих превращениях: Мn6+  Мn2+; С15+  Сl-; N3-  N5+. На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

Сu2O + HNO3 ⇔ Cu(NO3)2 + NO + H2O
Решение:

а) Электронное уравнение: 

метод электронного баланса

При превращении Мn6+ ⇔ Мn2+ происходит процесс восстановления (присоединение электронов).

б) Электронное уравнение:

метод электронного баланса

При превращении С15+ ⇔ Сl- происходит процесс восстановления (присоединение электронов). 

в) Электронное уравнение: 

метод электронного баланса

При превращении N3- N5+ происходит процесс окисления (отдача электронов).

г) Сu2O + HNO3  Cu(NO3)2 + NO + H2O

Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

6Сu+ +  2N5+  = 6Cu2+ + 2N2+

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 3, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 2 получаем коэффициент 3 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Молекулярное уравнение реакции: 

3Сu2O + 14HNO3 ⇔ 6Cu(NO3)2 + 2NO + 7H2O


Задание 227.
Реакции выражаются схемами:
HNO3 + Ca   NH4NO3 + Ca(NO3)2 + H2O;
K2S + KMnO42SO4  S + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.
Решение:
Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях. Коэффициенты для восстановителя и окислителя идентичны для продуктов окисления и восстановления. . Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

а) HNO3 + Ca   NH4NO3 + Ca(NO3)2 + H2O

Уравнения электронного баланса:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

4Са0 +  N5+  =  4Са2+ + N3-

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов восемь. Разделив это число на 8, получаем коэффициент 1 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 8 на 2 получаем коэффициент 4 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

10HNO3 + 4Ca  NH4NO3 +4Ca(NO3)2 + 3H2O

В данной реакции: Са – восстановитель, HNO3 – окислитель; Са окисляется до Ca(NO3)2, HNO3 – восстанавливается до NH4NO3.

б) K2S + KMnO42SO4  S + K2SO4 + MnSO4 + H2O

Уравнения электронного баланса:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

5S2- +  2Mn7+  =  5S0 + 2Mn2+

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов десять. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

5K2S + 2KMnO4 + 8Н2SO⇔  5S + 6K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

В данной реакции: К2S – восстановитель, KMnO4 – окислитель; К2S окисляется до К2SO4, KMnO4 – восстанавливается до MnSO4.


Задание 228.
Исходя из степени окисления хрома, йода и серы в соединениях К2Cr2O7, КI и Н2SO4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
NaCrO2 + РbO2 + NаОН ⇔ Na2CrO4 + Na2PbO2 + Н2O
Решение:
а) Степень окисления хрома, йода и серы в указанных соединениях соответственно равна +6 (высшая),  -1 (низшая) и +6 (высшая). Отсюда: К2Cr2O7  только окислитель; КI - только восстановитель; Н2SO4 - только окислитель.

б)NaCrO2 + РbO2 + NаОН ⇔ Na2CrO4 + Na2PbO2 + Н2O

Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях. Коэффициенты для восстановителя и окислителя идентичны для продуктов окисления и восстановления. . Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

Уравнения электронного баланса:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

2Сr3+ +  3Pb4+  = 2Сr6+ + Pb2+

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 2, получаем коэффициент 3 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 3 получаем коэффициент 2 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

2NaCrO2 + 3РbO2 + 8NаОН  2Na2CrO4 + 3Na2PbO2 + 4Н2O


Задание 229.
Реакции выражаются схемами:
H2S + Cl2 + H2 H2SO4 + HCl
K2Cr2O7 + H2S + Н2SO4   S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.
Решение:
Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях. Коэффициенты для восстановителя и окислителя идентичны для продуктов окисления и восстановления. Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

а) H2S + Cl2 + H2 H2SO4 + HCl

Уравнения электронного баланса:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

S-2 +  4Cl20  = S+6 + 8Cl-1

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов восемь. Разделив это число на 2, получаем коэффициент 4 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 8 на 8 получаем коэффициент 1 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

H2S + Cl2 + H2 H2SO4 + HCl

В данной реакции: Н2S – восстановитель, Cl2 – окислитель; Н2S окисляется до Н2SO4, Cl2 – восстанавливается до HCl. 

б) K2Cr2O7 + H2S + Н2SO4   S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Уравнения электронного баланса:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

3S2- +  2Cr6+  = 3S0 + 2Cr3+

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 3, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 3 получаем коэффициент 2 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

 K2Cr2O7 + 3H2S + 4Н2SO4   3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

В данной реакции: H2S – восстановитель, K2Cr2O7 – окислитель; H2S окисляется до S, K2Cr2O7 – восстанавливается до Cr2(SO4)3.


Задание 230.
Реакции выражаются схемами:
KClO3 + Na2SO3  KCl + Na2SO4;
KMnO4 + HBr  Br2 + KBr + MnBr2 + H2O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.
Решение:
Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях. Коэффициенты для восстановителя и окислителя идентичны для продуктов окисления и восстановления. . Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

а) KClO3 + Na2SO3   KCl + Na2SO4

Уравнения электронного баланса:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

3S4+ +  Cl5+  = 3S6+ + Cl-

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 6, получаем коэффициент 1 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 2 получаем коэффициент 3 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

KClO3 + 3Na2SO3   KCl + 3Na2SO4

В данной реакции: Na2SO3 – восстановитель, KClO3 – окислитель; Na2SO3 окисляется до Na2SO4, KClO3 – восстанавливается до KCl. 

б) KMnO4 + HBr  Br2 + MnBr2 + H2O

Уравнения электронного баланса:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

10Br- +  2Mn7+  = 5Br20 + 2Mn2+

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов десять. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

2KMnO4 + 16HBr  5Br2 + 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O

В данной реакции: HBr – восстановитель, KMnO4 – окислитель; HBr окисляется до Br2, KMnO4 – восстанавливается до MnBr2.