5. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Примеры решения задач

Пример 1. Исходя из степени окисления хрома, серебра и азота в соединениях NH3, HNO2, HNO3, Cr, Cr2O3, CrO3, H2CrO4, Ag,

20

Na[Ag(NH3)2], определите, какие из них могут быть: а) только восстановителями; б) только окислителями; в) проявляют и окислительные, и восстановительные свойства.

Решение. Степень окисления азота в указанных соединениях равна: NH3 –3 (низшая), HNO2 +3 (промежуточная), HNO3 +5 (высшая); хрома равна: Cr0 (низшая), Cr2O3 +3 (промежуточная), CrO3 и H2CrO4 +6 (высшая); серебра равна: Ag0 (низшая), +1 (высшая). Отсюда: NH3, Cr, Ag — только восстановители; HNO3, CrO3, H2CrO4, Na[Ag(NH3)2] — только окислители; HNO2, Cr2O3 — окис-

лители и восстановители.

Пример 2. Укажите, сколько электронов отдает одна молекула восстановителя в реакции

HNO3 + As2S3 H3AsO4 + NO↑ + H2SO4 + H2O

Решение. В сульфиде мышьяка As2S3 мышьяк имеет степень окисления, равную +3, а сера –2. В продукте реакции — ортомышьяковой кислоте — мышьяк проявляет степень окисления +5, а сера в серной кислоте +6. Следовательно, каждый атом мышьяка отдает два электрона, а каждый атом серы — восемь электронов. С учетом числа атомов мышьяка и серы, входящих в состав сульфида мышьяка, одна молекула восстановителя отдает

22электрона.

Пример 3. Методом электронного баланса составьте уравнение

окислительно-восстановительной реакции, идущей по схеме

NaМnО4 + Н3РО3 + H2SO4 MnSO4 + Н3РО4 + Na2SO4 + Н2О

Решение. Так как в условии приведены и исходные вещества, и продукты их взаимодействия, написание уравнения реакции сводится к нахождению и расстановке коэффициентов. Используя метод электронного баланса, необходимо вычислить, как изменятся степени окисления восстановителя и окислителя, и отразить это в электронных уравнениях:

21

Наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов равно 10. Разделив это число на 5, получим коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получим коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. При таких коэффициентах выполняется правило, что общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, присоединенных окислителем. Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находим подбором. Итоговое уравнение реакции имеет вид

2NaМnО4 + 5Н3РО3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Н3РО4 + Na2SO4 + 3Н2О

Пример 4. При взаимодействии цинка с разбавленной азотной кислотой помимо остальных продуктов образовался ион аммония. Составьте уравнение реакции с использованием метода полуреакций (иное название — метод электронно-ионного баланса). Сколько электронов принимает одна молекула азотной кислоты? Чему равен эквивалент окислителя в реакции?

Решение. Составляем схему реакции:

Zn + HNO3 (разб) → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

Восстановителем в этом процессе является цинк, повышающий свою степень окисления от нуля до +2; окислителем — азотная кислота, в молекулах которой азот N+5 восстанавливается до N–3 в ионе аммония.

Для подбора коэффициентов воспользуемся методом полуреакций:

4Zn + NO–3 + 10H+= 4Zn2+ + NH+4 + 3H2O + 9NO–3 – 9NO–3 4Zn + 10HNO3 (разб) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Следовательно, в превращении одной молекулы азотной кислоты участвуют восемь электронов. Молярная масса эквивалента

22

окислителя определяется как его молярная масса, деленная на число принятых электронов:

О т в е т : 8 электронов, Мэкв = 7,88 г/моль экв.

Задания для самостоятельного решения

Задачи 393 — 397. Укажите степень окисления атома выделенного элемента в приведенных соединениях. Определите, какое из соединений может быть: а) только окислителем; б) только восстановителем; в) как окислителем, так и восстановителем. Приведите соответствующие возможные полуреакции окисления и восстановления.

Задачи 398 — 418. Методом полуреакций подберите стехиометрические коэффициенты в уравнении окислительно-вос- становительной реакции. Определите, сколько электронов принимает одна формульная единица окислителя.

23

Задачи 419 — 433. Методом полуреакций подберите стехиометрические коэффициенты в уравнении окислительно-вос- становительной реакции. Определите число электронов, отдаваемых одной формульной единицей восстановителя.

24

Задачи 434 — 455. Методом электронного баланса подберите стехиометрические коэффициенты в уравнении окислительновосстановительной реакции. Укажите тип реакции.

№ п/п Уравнение окислительно-восстановительной реакции

434Ca3(PO4)2 + C + SiO2 t P + CO + CaSiO3

435K2Cr2O7 + KAsO2 + KOH t K3AsO4 + KCrO2 + H2O

436KClO3 + Fe2O3 + KOH t K2FeO4 + KCl + H2O

437NH4Cl + CuO t N2 + Cu + HCl + H2O

438KNO3 + Fe2O3 + KOH t K2FeO4 + NO↑ + H2O

439Ni(OH)2 + Br2 + NaOH NiOOH + NaBr + H2O

440CoOOH + H2SO4 CoSO4 + H2O + O2↑

441NiOOH + HCl(конц) NiCl2 + Cl2 ↑+ H2O

442As2S3 + HNO3 + H2O H3AsO4 + NO ↑ + H2SO4

445Cu2Se + Cl2 + H2O CuSeO4 + CuCl2 + HCl

446HNO3 + As2S3 H3AsO4 + NO ↑ + H2SO4 + H2O

447HClO4(конц) + Cu2S HCl + Cu(ClO4)2 + H2SO4 + H2O

448HNO3 + FeS Fe(NO3)3 + S↓ + NO ↑ + H2O

449HClO4(конц) + FeS Fe(ClO4)3 + H2SO4 + HCl + H2O

25

Задачи 456 — 470. Среди приведенных уравнений укажите то, которое отвечает окислительно-восстановительной реакции, определите ее тип, а также подберите для ее уравнения стехиометрические коэффициенты методом полуреакций.

t

KMnO4 MnO2 + K2MnO4 + O2

457KMnO4 + H2SO4 Mn2O7 + K2SO4 + H2O Mn2O7 + NaOH(разб. хол.) NaMnO4 + H2O FeS2 + O2 + NaOH FeOOH↓ + Na2SO4 + H2O

458FeS + CH3COOH Fe(CH3COO)2 + H2S H2S + NaOH NaHS + H2O

t

Ca + N2 Ca3N2

460CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 CaO2 + H2O(гор.) Ca(OH)2 + H2O2 MnS + HCl MnCl2 + H2S

461MnS(к) + NаBiO3 + HNO3 HMnO4 + H2SO4 + Bi(NO3)3 + NaNO3+ H2O MnSO4 + H2O [Mn(H2O)6]2+ + SO42–

26

Окончание

462Co(NO3)2 t Co2O3 + NO2 + O2

Co(NO3)2 + H2O Co(OH)NO3↓ + HNO3

Задачи 471 — 485. По приведенным полуреакциям окисления и восстановления составьте отвечающее им ионно-молекулярное уравнение со стехиометрическими коэффициентами окислитель-

27

но-восстановительной реакции. Укажите участвующие в превращениях сопряженные окислительно-восстановительные пары.

474SO2 + 4H+ + 4e– S + 2H2O H2S – 2e– S + 2H+

MnO –+ e– MnO 2 – (pH > 7)

475SO32– 4+ 2OH – 2e– 4 SO42– + H2O

CrO2– + 4H O + 3e– [Cr(OH) ]3– + 2OH–

476–4+2OH–2 – 2e– NO3–+ H2O6NO2

478O2 + 4H+ + 4e– 2H2O H2S – 2e– S + 2H+

479H2O2 + 2H+ + 2e– 2H2O 2I– – 2e– I2

481H2O2 + 2H+ + 2e– 2H2O Fe2+ – e– Fe3+

483Cr2O72– + 14H+ + 6e– 2Cr3+ + 7H2O Fe2+ – e– Fe3+

484MnO4–+ 2H2O + 3e– MnO2 + 4OH– H2S + 2OH– – 2e– S + 2H2O

SO2– + 10H+ + 8e– H S + 4H O

485Zn 4– 2e– Zn2+(используется2 2цинковая пыль)

Задачи 486 — 564. Методом полуреакций подберите стехиометрические коэффициенты в приведенном уравнении окисли- тельно-восстановительной реакции. Укажите, какие сопряженные

28

окислительно-восстановительные пары принимают участие в указанном превращении.

487HClO3 + AsH3 H3AsO4 + HCl

488H2O2 + H2S H2SО4 + H2O

489CaH2 + Н2O Н2↑ + Са(OН)2

490Н2O2 + HIO3 O2↑ + I2↓ + H2O

491SnCl2 + HCl + FeCl3 H2[SnCl6] + FeCl2

492NH3 + O2 NO↑ + H2O

493I2 + H2O2 HIO3 + H2O

494AsH3 + Fe2(SO4)3 FeSO4 + As↓+ H2SO4

495H6TeO6 + SO2 Te↓+ H2SO4

496H2SeO4 + HBr Br2 + H2SeO3 + H2O

497CrCl2 + H2O CrOHCl2 + H2 ↑

498Na2S + H2O2 Na2SO4 + H2O

499KMnO4 + HCl(конц) Cl2 ↑ + MnCl2 + KCl + H2O

500Na2S2O8 + H2O2 O2 ↑ + Na2SO4 + H2SO4

501Ca(ClO)2 + H2SO4 CaSO4 + HCl + O2 ↑

502HClO3 + KNO2 KNO3 + HCl

503As + H2SO4(конц) H3AsO3 + SO2 ↑

504Ni2O3 + H2SO4 NiSO4 + O2 ↑ + H2O

505CuCl2 + KI CuI↓ + I2 ↓+ KCl

506 PbO2 + HCl(конц) PbCl2 + Cl2 ↑ + H2O

507CuCl(к) + O2 + HCl CuCl2 + H2O

508HNO3 + S H2SO4 + NO ↑

509H2SO4(конц) + Mg H2S ↑ + MgSO4 + H2O

510K2Cr2O7 + HCl(конц) CrCl3 + Cl 2 ↑ + KCl + H2O

511 Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

512V2O5 + HCl(конц) VOCl2 + Cl2 ↑ + H2O

513H2SO4(конц) + KI H2S ↑ + I2↓ + K2SO4 + H2O

29

Продолжение

514MnS(т) + HNO3 MnSO4 + NO2 ↑ + H2O

515H2SO4(конц) + FeO Fe2(SO4)3 + SO2 ↑ + H2O

516I2 + Cl2 + H2O HIO3 + HCl

517Cl2 + Na2SeO3 + NaOH Na2SeO4 + NaCl + H2O

518HСlO + Br2 + H2O HCl + HBrO3

519Cu2O(к) + HNO3 NO↑ + Cu(NO3)2 + H2O

520CuSO4 + KI CuI↓ + I2↓ + K2SO4

521CuCl2 + SO2 + H2O CuCl + H2SO4

522K2Cr2O7 + K2S + H2SO4 Cr2(SO4)3 + S↓ + K2SO4 + H2O

523Ca(ClO)2 + FeCl2 + KOH CaCl2 + FeOOH↓ + KCl + H2O

524KI + K2Cr2O7 + H2SO4 I2↓ + Cr2(SO4)3 + H2O + K2SO4

525KMnO4 + KNO2 + H2SO4 MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O

526CuCl2 + SO2 + H2O CuCl↓ + H2SO4 + HCl

527Br2 + Cr2(SO4)3 + KOH K2CrO4 + KBr + H2O + K2SO4

528CoSO4 + Cl2 + KOH CoOOH + KCl + K2SO4 + H2O

529Na6V10O28 + Ti2(SO4)3 + H2SO4 TiOSO4 + VOSO4 + Na2SO4 + H2O

530VOCl2 + Zn + HCl VCl2 + ZnCl2 + H2O

531CuSe + O2 + NaOH Na2SeO3 + Cu(OH)2↓

532H2SeO4 + Au Au2(SeO4)3 + SeO2↓ + H2O

533KI + KNO2 + H2SO4 I2↓ + NO ↑ + K2SO4 + H2O

534SO2 + Br2 + NaOH Na2SO4 + NaBr + H2O

535Cr2O3 + KNO3 + KOH K2CrO4 + NO ↑ + H2O

536PH3 + NaClO + NaOH Na3PO4 + NaCl + H2O

537HClO4(конц) + CoS Co(ClO4)2 + H2SO4 + HCl

538Ag2S(к) + HNO3 (разб) S↓ + NO↑ + AgNO3 + H2O

539AgNO3 + FeSO4 Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + Ag↓

540Cu2O(к) + K2Cr2O7 + HCl → CuCl2 + CrCl3 + KCl + H2O

541KMnO4 + KNO2 + H2O MnO2↓ + KNO3 + KOH

542Na2SO3 + Na2S + H2O S↓ + NaOH

543 Na2SO3 + H3AsO4 Na2SO4 + H3AsO3

30

Окончание

544AsH3 + HNO3 H3AsO4 + NO2 + H2O

545Cd + КМnО4 + H2SO4 CdSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

546KClO3 + MnSO4 + KOH K2MnO4 + KCl + K2SO4 + H2O

547HCl + СrО3 Сl2 + CrCl3 + Н2О

548I2 + HClO + H2O HIO3 + HCl

549K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

550HIO3 + K2S + HCl I2 ↓+ S↓ + KCl + H2O

551(VO2)2SO4 + SnSO4 + H2SO4 VOSO4 + Sn(SO4)2 + H2O

552CrCl3 + KClO + H2O H2Cr2O7 + KCl + HCl

553Co(OH)2(к) + Br2 + KOH CoOOH↓ + KBr + H2O

554AuCl3 + H2O2 + NaOH Au↓ + O2 ↑ + NaCl + H2O

555KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

556Cr2(SO4)3 + Br2 + KOH K2CrO4 + KBr + K2SO4 + H2O

557NaCrO2 + H2O2 + NaOH Na2CrO4 + H2O

558KMnO4 + H2O2 + H2SO4 MnSO4 + O2 ↑ + K2SO4 + H2O

559FeTiO3(к) + O2 + H2SO4 TiOSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O

560NaBiO3 + Cr2(SO4)3 + H2SO4 Bi2(SO4)3 + H2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O

561K2Cr2O7 + AsH3 + HCl CrCl3 + H3AsO4 + KCl + H2O

562FeSO4 + NaBiO3 + H2SO4 Bi2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O

563Ca(ClO)2 + CaMnO4 + H2O Ca(MnO4)2 + CaCl2 + Ca(OH)2↓

564Na2V4O9 + Na2Cr2O7 + H2SO4 Cr2(SO4)3 + HVO3 + Na2SO4 + H2O

31