Как правильно расставить коэффициенты в уравнении реакции окисления-восстановления

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:

метод электронного баланса 

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

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 Н3AsO4KMnO4 – 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:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

метод электронного баланса

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

метод электронного баланса 

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

метод электронного баланса 

Ионно-молекулярное уравнение:

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