Методические указания, программа, решение типовых задач и контрольные задания для студентов заочного отделения инженерно-технических специальностей Санкт-Петербург (стр. 17 из 33)
N-1 (NH2OH) S-1 (H2S2)
N2- (N2H4)
N3- (NH3) S2- (H2S) проявляют только восстановительные свойства.
При окислительно-восстановительных реакциях валентность атомов может и не меняться. Например, в окислительно-восстановительной реакции Н20 + С120 = 2H+Cl– валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Изменилась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных данным атомом, и поэтому знака не имеет. Степень же окисления имеет знак плюс или минус.
Пример 1. Исходя из степени окисления (п) азота, серы и марганца в соединениях NH3, HNO2, HNO3, H2S, H2SO3, H2SO4, MnO2, KMnO4, определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.
Решение. Степень окисления п (N) в указанных соединениях соответственно равна: –3 (низшая), + 3 (промежуточная), +5 (высшая); п (S) соответственно равна:
–2 (низшая), +4 (промежуточная), +6 (высшая); п (Мn) соответственно равна: +4 (промежуточная), +7 (высшая). Отсюда: NH3, H2S – только восстановители; HNO3, H2SO4, KMnO4 – только окислители; HNO2, H2SO3, MnO2 – окислители и восстановители.
Пример 2. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами: a) H2S и Hl; б) Н2S и H2SO3; в) H2SO3 и НСlO4?
Решение. а) Степень окисления в H2S n (S) = –2; в Hl n (l) = –1. Так как и сера, и йод находятся в своей низшей степени окисления, то оба взятые вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут; б) в H2S n (S) = –2 (низшая); в H2SO3n (S) = +4 (промежуточная). Следовательно, взаимодействия этих веществ возможно, причем H2SO3 является окислителем; в) в H2SO3п (S) = +4 (промежуточная); в НСlО4п (Cl) = +7 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать. H2SO3 в этом случае будет проявлять восстановительные свойства.
Пример 3. Составьте уравнения окислительно-восстановительной реакции, идущей по схеме:
+ 7 +3 +2 +5
КМnО4 + Н3РО3 + H2SO4 ® MnSO4 + Н3РО4 + K2S04 + Н2О
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 свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:
восстановитель 5 P3+ – 2e– = P5+ процесс окисления
окислитель 2 Mn7+ + 5e– = Mn2+ процесс восстановления
Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое 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. Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид:
2КМnО4 + 5Н3РО3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Н3РО4 + K2SO4 + ЗН2О
Пример 4. Составьте уравнение реакции взаимодействия цинка с концентрированной серной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней.
Решение. Цинк, как любой металл, проявляет только восстановительные свойства. В концентрированной серной кислоте окислительную функцию несет сера (+6). Максимальное восстановление серы означает, что она приобретает минимальную степень окисления. Минимальная степень окисления серы как р-элемента VIA группы равна –2. Цинк как металл IIВ группы имеет постоянную степень окисления +2. Отражаем сказанное в электронных уравнениях:
восстановитель 4 Zn0 – 2e– = Zn2+ процесс окисления
окислитель 1 S6+ + 8e– = S2– процесс восстановления
Составляем уравнение реакции:
4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4+ H2S + 4H2O
Перед H2SO4 стоит коэффициент 5, а не 1, ибо четыре молекулы H2SO4 идут на связывание четырех ионов Zn2+.
221. Исходя из степени окисления хлора в соединениях HCl, НС1О3, НСlO4, 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:
KBr + KBrO3 + H2SO4 ® Br2 + K2SO4 + Н2О
222. Реакции выражаются схемами:
Р + НlO3+ Н2О ® Н3РО4 + Hl
H2S + Cl2 + Н2О ® H2SO4 + HCl
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое – восстанавливается.
223. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:
As3– ® As5+; N3+ ® N3–; S2– ® S0
На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
Na2SO3 + КМnО4 + Н2О ® Na2SO4 + МnО2 + КОН
224. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН3, Н3РО4, H3PO3, 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:
PbS + HNO3 ® S + Pb(NO3)2 + NO + H2O
225. См. условие задачи 222.
P + HNO3 + H2O ® H3PO4 + NO
KMnO4 + Na2SO3 + KOH ® K2MnO4 + Na2SO4 + H2O
226. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:
Mn6+ ® Mn2+; Cl5+ ® Cl–; N3– ® N5+
На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
Сu2О + HNO3 ® Cu(NO3)2 + NO + H2O
227. См. условие задачи 222.
HNO3+ Ca ® NH4NO3 + Ca(NO3)2 + Н2О
K2S + KMnO4 + H2SO4 ® S + K2SO4 + MnSO4 + H2O
228. Исходя из степени окисления хрома, йода и серы в соединениях K2Cr2O7, KI и H2SO3, 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 + РbО2 + NaOH ® Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2O
229. См. условие задачи 222.
H2S + Cl2 + H2O ® H2SO4 + HCl
K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 ® S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
230. См. условие задачи 222.
KClO3 + Na2SO3 ® КСl + Na2SO4
KMnO4 + HBr ® Br2 + KBr +MnBr2 + H2O
231. См. условие задачи 222.
Р + НСlO3 + Н2О ® Н3РО4 + НСl
H3AsO3 + КМnО4 + H2SO4 ® H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
232. См. условие задачи 222.
NaCrO3 + Вr2 + NaOH ® Na2CrO4 + NaBr + Н2О
FeS + HNO3 ® Fe(NO3)2 + S + NO + H2O
233. См. условие задачи 222.
HNO3 + Zn ® N2O + Zn(NO3)2 + H2O
FeSO4 + KClO3 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + KCl + H2O
234. См. условие задачи 222.
K2Cr2O7 + HCl ® Cl2+ CrCl3 + KCl + H2O
Au + HNO3+ HCl ® AuCl3 + NO + H2O
235. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) NH3 и КМnО4; б) HNO2 и Hl; в) НСl и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
КМnО4 + КNО2 + H2SO4 ® MnSO4 + KNO3+ K2SO4+ H2O
236. См. условие задачи 222.
HCl + СrО3 ® Сl2 + CrCl3 + Н2О
Cd + КМnО4 + H2SO4 ® CdSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
237. См. условие задачи 222.
Сr2О3 + КСlO3+ КОН ® К2СrО4 + КСl + Н2О
MnSO4 + РbО2 + HNO3 ® НМnО4 + Pb(NO3)2+ PbSO4 + Н2О
238. См. условие задачи 222.
H2SO3 + НСlO3 ® H2SO4 + HCl
FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + Н2О