Методы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций
Решение задач по химии на определение коэффициентов в уравнении реакции методом электронного баланса
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:
При превращении Мn6+ ⇔ Мn2+ происходит процесс восстановления (присоединение электронов).
При превращении С15+ ⇔ Сl- происходит процесс восстановления (присоединение электронов).
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:
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 + KMnO4 +Н2SO4 ⇔ 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:
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 + KMnO4 +Н2SO4 ⇔ S + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Уравнения электронного баланса:
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 + 8Н2SO4 ⇔ 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:
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 + H2O ⇔ 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 + H2O ⇔ H2SO4 + HCl
Уравнения электронного баланса:
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 + H2O ⇔ 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:
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:
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:
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.
