Расстановка коэффициентов в уравнении реакции окисления-восстановления
Решение задач на составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
Задание 231.
Реакции выражаются схемами:
Р + НClО3 + Н2О ⇔ Н3РО4 + НCl;
Н3AsO3 + KMnO4 +Н2SO4 ⇔ Н3AsO4 + 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)Р + НClО3 + Н2О ⇔ Н3РО4 + НCl;
уравнения электронного баланса:
6P0 + 5I+5 = 6P+5 + I-1
Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов тридцать. Разделив это число на 6, получаем коэффициент 5 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 30 на 5 получаем коэффициент 6 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:
6Р + 5НClО3 + 9Н2О ⇔ 6Н3РО4 + 5НCl
В данной реакции: P – восстановитель, НIО3 – окислитель; P окисляется до Н3PO4, НIО3 – восстанавливается до HI.
б) Н3AsO3 + KMnO4 + Н2SO4 ⇔ Н3AsO4 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Уравнения электронного баланса:
5As3+ + 2Mn7+ = 5As5+ + 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:
5Н3AsO3 +2KMnO4 + 3Н2SO4 ⇔ 5Н3AsO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
В данной реакции: Н3AsO3 – восстановитель, KMnO4 – окислитель; Н3AsO3 окисляется до Н3AsO4, KMnO4 – восстанавливается до MnSO4.
Задание 232.
Реакции выражаются схемами:
NaCrO2 + Br2 + NaOH ⇔ Na2CrO4 + NaBr + H2O
FeS + HNO3 ⇔ Fe(NO3)2 + S + NO + 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) NaCrO2 + Br2 + NaOH ⇔ Na2CrO4 + NaBr + H2O
уравнения электронного баланса:
2Cr3+ + 3Br20 = 2Cr6+ + 6Br-
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 + 3Br2 +8NaOH ⇔ 2Na2CrO4 + 6NaBr +4H2O
В данной реакции: NaCrO2 – восстановитель, Br2 – окислитель; NaCrO2 окисляется до Na2CrO4, Br2 – восстанавливается до NaBr.
б) FeS + HNO3 ⇔ Fe(NO3)2 + S + NO + H2O
Уравнения электронного баланса:
3S2- + 2N5+ = 3S0 + 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. Молекулярное уравнение реакции:
FeS + HNO3 ⇔ Fe(NO3)2 + S + NO + H2O
В данной реакции: FeS – восстановитель, HNO3 – окислитель; FeS окисляется до S, HNO3 – восстанавливается до NO.
Задание 233.
Реакции выражаются схемами:
HNO3 + Zn ⇔ N2O + Zn(NO3)2 + H2O;
FeSO4 + KClO3 + H2SO4 ⇔ Fe2(SO4)3 + KCl + 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 + Zn ⇔ N2O + Zn(NO3)2 + H2O
уравнения электронного баланса:
4Zn0 + 2N5+ = 4Zn2+ + 2N+
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 4, получаем коэффициент 2 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 +4Zn ⇔ N2O +4Zn(NO3)2 +5H2O;
В данной реакции: Zn – восстановитель, HNO3 – окислитель; Zn окисляется до Zn(NO3)2, HNO3 – восстанавливается до N2O.
б) FeSO4 + KClO3 + H2SO4 ⇔ Fe2(SO4)3 + KCl + H2O
Уравнения электронного баланса:
6Fe2+ + Cl5+ = 6Fe3+ + 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 1 получаем коэффициент 6 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции:
6FeSO4 + KClO3 + 3H2SO4 ⇔3Fe2(SO4)3 + KCl + 3H2O
В данной реакции: FeSO4 – восстановитель, KClO3 – окислитель; FeSO4 окисляется до Fe2(SO4)3, KClO3 – восстанавливается до KCl.
Задание 234.
Реакции выражаются схемами:
K2Cr2O7 + HCl ⇔ Cl2 + CrCl3 + KCl + H2O;
Au + HNO3 + HCl ⇔ AuCl3 + NO + 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) K2Cr2O7 + HCl ⇔ Cl2 + CrCl3 + KCl + H2O
Уравнения электронного баланса:
2Cr6+ + 6Cl- = 2Cr3+ + 3Cl20
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. Молекулярное уравнение реакции:
K2Cr2O7 + 14HCl ⇔ 3Cl2 + 2CrCl3 +2KCl + 7H2O
В данной реакции: HCl – восстановитель, K2Cr2O7 – окислитель; HCl окисляется до Сl2, K2Cr2O7 – восстанавливается до CrCl3.
б) Au + HNO3 + HCl ⇔ AuCl3 + NO + H2O
Уравнения электронного баланса:
Au0 + N5+ = Au3+ + N2+
Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Здесь число отданных электронов и число принятых электронов равно 3, поэтому коэффициенты при восстановителе и окислителе, и перед продуктами окисления и восстановления равны 1. Молекулярное уравнение реакции:
Au + HNO3 + 3HCl ⇔ AuCl3 + NO + 2H2O
В данной реакции: Au – восстановитель, HNO3 – окислитель; Au окисляется до AuCl3, HNO3 – восстанавливается до NO.
Задание 235.
Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) NH3 и КМnO4 б) HNO2 и HI; в) НСI и Н2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
КМnO4 + КNO2 + Н2SO4 ⇔ МnSO4 + КNO3 + К2SO4 + Н2O
Решение:
а) Степень окисления в NH3 n(N) = -3 (низшая); в KMnO4 n(Mn) = +7 (высшая). Так как азот находится в своей низшей степени окисления, а марганец – в своей высшей степени окисления, то взятые вещества могут взаимодействовать друг с другом, причём NH3 является окислителем, а KMnO4 – восстановителем.
б) в HNO2 n(N) = +3 (промежуточная); в HI n(I) = -1 (низшая). Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем HI является окислителем, а HNO2 – восстановителем.
в) в HCl n(Cl) = -1 (низшая); в H2S n(S) = -2 (низшая). Так как и хлор, и сера находятся в своей низшей степени окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут.
г) КМnO4 + КNO2 + Н2SO4 ⇔ МnSO4 + КNO3 + К2SO4 + 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:
2Mn7+ + 5N3+ = 2Mn2+ + 5N5+
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:
2КМnO4 + 5КNO2 + 3Н2SO4 ⇔ 2МnSO4 + 5КNO3 + К2SO4 + 3Н2O
