Решение задач по химии на окислительно-восстановительные реакции

Составление уравнений окислительно-восстановительных процессов

Задача 164.
Закончите уравнение реакции, расcтавив коэффициенты электронно-ионного баланса в реакции:
MnS + HNО₃(разб) =  Mn(NO₃)₂ +S + NO + H₂O
Решение:
Уравнения электронного баланса:

Восстановитель    3|S^2– — 2   =  S⁰    процесс окисления
Окислитель        2|N⁵⁺O₃^– + 3 + 4H⁺ =  N³⁺O + 4H₂O  процесс восстановления

Ионно-молекулярное уравнение:

3S₂— +  2N⁵⁺O₃^– + 8H⁺ = 3S⁰ + 2N³⁺O + 4H₂O

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:

3MnS + 8HNО₃(разб) =  3Mn(NO₃)₂ + 3S + 2NO + 4H₂O

В данной реакции: MnS – восстановитель, HNO₃ – окислитель; MnS окисляется до S, HNO₃ – восстанавливается до NO. 
 

Задача 165.
Закончите уравнения реакций, расставив коэффициенты методом электронно-ионного баланса:
1) NaCrO₂ + Br₂ + NaOH = Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O   (Щелочная среда)
2) KMnO₄ + SO₂ + H₂O  = MnO₂ + K₂SO₄ + H₂SO₄ (Нейтральная среда)
Решение:
1. NaCrO₂ + Br₂ + NaOH = Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O   

Уравнения электронного баланса:

Восстановитель    2|CrO₂^– — 3 + 4ОН^–  =  CrO₄^2– + 2Н₂О   процесс окисления
Окислитель           3|Br₂⁰ +  2         =  2Br^– процесс восстановления

Ионно-молекулярное уравнение:

2CrO₂^– +  3Br₂⁰ + 8ОН^– = 2CrO₄^2– + 6Br^– + 4H₂O

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: 

2NaCrO₂ + 3Br₂ + 8NaOH = 2Na₂CrO₄ + 6NaBr + 4H₂O

2. KMnO₄ + SO₂ + H₂O  = MnO₂ + K₂SO₄ + H₂SO₄ 

Уравнения электронного баланса:

Восстановитель    3|SO₂ — 2 + 2Н₂О  =  SO₄^2– + 4Н⁺  процесс окисления
Окислитель        2|MnO₄^– +  3 + 4Н⁺ = MnO₂ + 2Н₂О  процесс восстановления

Ионно-молекулярное уравнение:

2MnO₄^– +  3SO₂ + 6Н₂О = 2MnO₂ + SO₄^2– + 12Н⁺ + 4H₂O

После приведения в равенстве получим:

2MnO₄^– +  3SO₂ + 2Н₂О = 2MnO₂ + SO₄^2– + 4Н⁺

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: 

2KMnO₄ + 3SO₂ + 2H₂O  = 2MnO₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄ 
 

Реакции диспропорционирования

Задача 166.
Какие окислительно-восстановительных реакций относятся к реакциям диспропорционирования? Расставьте коэффициенты в реакциях:
а) Cl₂ + NaOH = NaCl + NaClO₃ + H₂O;
б) NaClO₃ = NaCl + NaClO₄.
Решение:
В реакциях диспропорционирования окислителем и восстановителем являются атомы одного и того же элемента в одинаковой степени окисления (обязательно промежуточной). В результате образуются новые соединения, в которых атомы этого элемента обладают различной степенью окисления.

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

а) Cl₂ + NaOH = NaCl + NaClO₃ + H₂O

Уравнения ионно-электронного баланса:

окислитель         5|10|Cl₂⁰ + 2  = 2Cl^–      процесс восстановления        
восстановитель    1|2|Cl₂⁰  — 10  = 2Cl⁺⁵   процесс окисления  

Ионно-молекулярное уравнение:      

Видео:Составление ур-й окислительно-восст. реакций методом ионно-электронного баланса. 1ч. 10 класс.Скачать

5Cl₂⁰ + Cl₂⁰ = 10Cl^– + 2Cl⁺⁵

После приведения уравнение будет иметь вид:

3Cl₂⁰ = 5Cl^– + Cl⁺⁵

Молекулярное уравнение реакции:

Видео:8 класс. ОВР. Окислительно-восстановительные реакции.Скачать

3Cl₂ + 6NaOH = 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O

б) NaClO₃ = NaCl + NaClO₄

Уравнения ионно-электронного баланса:

окислитель       1|2|Cl⁺⁵ + 6 = Cl^–      процесс восстановления
восстановитель3 |6|Cl⁺⁵ —  2 = Cl⁺⁷    процесс окисления

Видео:ОВР и Метод Электронного Баланса — Быстрая Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Ионно-молекулярное уравнение: 

4Cl⁺⁵ = Cl^– + 3Cl⁺⁷

Молекулярное уравнение реакции:

4NaClO₃ = NaCl + 3NaClO₄
 

Вычисление окислительно-восстановительных потенциалов химических процессов

Задача 167.
Вычислите окислительно-восстановительный потенциал для системы:
MnO₄^– + 8H⁺ + 5 = Mn²⁺ + 4H₂O.
Если С(MnO₄^–) = 10^-4 М, С(Mn²⁺)=10^-2 М, С(H⁺) = 0,1 М.
Решение:
Окислительно-восстановительный потенциал рассчитывают по уравнению Нернста:

E = E° + (0,059/n)lg(Cок/Cвос), где

E° – стандартный электродный потенциал металла; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с – концентрация ионов металла в растворе его соли (при точных вычислениях – активность ионов).

В приведенной системе в окисленной форме находятся MnO₄^– и H⁺, а в восстановленной форме — Mn²⁺. Подставив исходные значения в уравнение Нернста, рассчитаем окислительно-восстановительный потенциал данной системы, получим:

E = 1,51 + (0,059/5)lg(10-4 ^. 0,1/10-2) = 1,55 В.

Ответ: 1,55 В.
 

Вычисление константы равновесия окислительно-восстановительной реакции

Видео:Окислительно-восстановительные реакции. 1 часть. 9 класс.Скачать

Задача 168.
Рассчитайте для стандартных условий константу равновесия окислительно-восстановительной реакции:
KBr + PbO₂ + 4HNO₃ = Pb(NO₃)₂ + Br₂ + 2KNO₃ + 2H₂O
Решение:
Константа равновесия (K) окислительно-восстановительной реакции связана с окислительно-восстановительными потенциалами следующим соотношением:

lgK = (E_окис. -E_восст.)n/0,059

Определим, какие ионы в данной реакции являются окислителем и восстановителем:

окислитель       1|2|Pb₂O + 4H⁺ + 2e = Pb²⁺ + 2H₂O  процесс восстановления  E₁° = 1,445 B;
восстановитель 1|2|2Br- — 2e = Br₂   процесс окисления E₂° = 1,087  B.

Видео:Окислительно-восстановительные реакции в кислой среде. Упрощенный подход.Скачать

Окислителем в данном процессе является Pb₂O, восстановителем — Br^–. В окислительно-восстановительном процессе участвуют 2 электрона (n =2).

Подставим данные в соотношение для К:

lgK = (1,445 — 1,087)2/0,059 = 12,14;
lgK = 12,14;
K = 1,38*1012.

Ответ: K = 1,38 ^. 1012.