Методы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций

Решение задач по химии на определение коэффициентов в уравнении реакции методом электронного баланса

Видео:Окислительно-восстановительные реакции с нуля!| Екатерина Строганова | 100балльный репетиторСкачать

Задание 226. 
Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс —  окисление или восстановление — происходит при следующих превращениях: 
Мn⁶⁺⇔  Мn²⁺; С1⁵⁺ ⇔ С^l-; N^3- ⇔ N⁵⁺. На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
Сu₂O + HNO₃ ⇔ Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O.
Решение:

а) Электронное уравнение

При превращении Мn⁶⁺ ⇔ Мn²⁺ происходит процесс восстановления (присоединение электронов).

б) Электронное уравнение

При превращении С1⁵⁺ ⇔ С^l- происходит процесс восстановления (присоединение электронов). 

в) Электронное уравнение

При превращении N^3-⇔ 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:

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

Ионно-молекулярное уравнение:

4Са⁰ +  N⁵⁺  =  4Са²⁺ + N^3-

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:

Ионно-молекулярное уравнение:

5S^2- +  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:

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

Ионно-молекулярное уравнение:

3S^2- +  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 + Na₂SO_4;
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:

Ионно-молекулярное уравнение:

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:

Ионно-молекулярное уравнение:

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.