Правильное составление электронных уравнений реакций

Решение задач на составлении электронных уравнений химических реакций

Задание 236. 

Реакции выражаются схемами:

HCl  + CrO₃ ⇔ Cl₂ + CrCl₃ + H₂O;

 Cd + KMnO₄ + H₂SO₄ ⇔ CdSO₄ + MnSO₄ + 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) HCl  + CrO₃ ⇔ Cl₂ + CrCl₃ + H₂O

Уравнения 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: 

12HCl  + 2CrO₃ ⇔ 3Cl₂ + 2CrCl₃ + 6H₂O

В данной реакции: HCl  – восстановитель, CrO₃ – окислитель; HCl  окисляется до Сl₂, CrO₃ – восстанавливается до CrCl₃.

 б) Cd + KMnO₄ + H₂SO₄ ⇔ CdSO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

5Сd⁰ +  2Mn⁷⁺  = Cd²⁺ + 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: 

5Cd + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ ⇔ 5CdSO₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

В данной реакции: Cd  – восстановитель, KMnO₄ – окислитель; Cd  окисляется до CdSO₄, KMnO₄ – восстанавливается до MnSO₄.

Задание 237.
Реакции выражаются схемами:
Cr₂O₃  + KClO₃ + KOH ⇔  K₂CrO₄ + KCl + H₂O;
MnSO₄ + PbO₂ + HNO₃ ⇔  HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ + PbSO₄ + 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) Cr₂O₃  + KClO₃ + KOH ⇔ K₂CrO₄ + KCl + H₂O

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

2Cr³⁺ + Cl⁵⁺ = 2Cr⁶⁺ + 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 3 получаем коэффициент 2 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

Cr₂O₃  + KClO₃ + 4KOH ⇔ 2K₂CrO₄ + KCl + 2H₂O

В данной реакции: Cr₂O₃  – восстановитель, KClO₃ – окислитель; Cr₂O₃  окисляется до K₂CrO₄, KClO₃ – восстанавливается до KCl.

б) MnSO₄ + PbO₂ + HNO₃ ⇔ HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ + PbSO₄ + H₂O

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

5Pb⁴⁺ +  2Mn²⁺  = 5Pb²⁺ + 2Mn⁷⁺

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 2, получаем коэффициент 5 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 5 получаем коэффициент 2 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

2MnSO₄ + 5PbO₂ + 6HNO₃ ⇔ 2HMnO₄ + 3Pb(NO₃)₂ + 2PbSO₄ + 2H₂O

В данной реакции: PbO₂  – восстановитель, MnSO₄ – окислитель; PbO₂  окисляется до Pb(NO₃)₂, MnSO₄ – восстанавливается до HMnO₄.

Задание 238.
Реакции выражаются схемами:
H₂SO₃  + HClO₃ ⇔ H₂SO₄ + HCl;
FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ⇔ Fe₂(SO₄)₃ + 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) H₂SO₃  + HClO₃ ⇔ H₂SO₄ + HCl 

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: 

3H₂SO₃  + HClO₃ ⇔ 3H₂SO₄ + HCl 

В данной реакции: H₂SO₃   – восстановитель, HClO₃ – окислитель; H₂SO₃   окисляется до H₂SO₄, HClO₃ – восстанавливается до HCl.

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

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

3Fe²⁺ +  Cr⁶⁺  = 3Fe³⁺ + Cr³⁺

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов три. Разделив это число на 3, получаем коэффициент 1 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 3 на 1 получаем коэффициент 3 для восстановителя и продукта его окисления. Учитывая, что в схеме реакции указаны вещества, содержащие железо и хром с двумя атомами в молекулах Fe₂(SO₄)₃ и Cr₂(SO₄)₃], умножим коэффициенты при окислителе и восстановителе на 2, получим молекулярное уравнение реакции: 

3FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ ⇔ 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

В данной реакции: FeSO₄  – восстановитель, K₂Cr₂O₇ – окислитель; FeSO₄  окисляется до Fe₂(SO₄)₃, K₂Cr₂O₇ – восстанавливается до Cr₂(SO₄)₃.

Задание 239.
Реакции выражаются схемами:
I₂  + Cl₂ + H₂O ⇔ HClO₃ + HCl;
K₂Cr₂O₇ + H₃PO₃ + H₂SO₄ ⇔ Cr₂(SO₄)₃ + H₃PO₄ + 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)I₂  + Cl₂ + H₂O ⇔ HClO₃ + HCl;

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

I₂⁰ + 5Cl₂⁰ ⇔ 2I^— + 10Cl^—

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 2, получаем коэффициент 5 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 10 получаем коэффициент 1 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

I₂  + Cl₂ + H₂O ⇔ HClO₃ + HCl

В данной реакции: I₂  – восстановитель, Cl₂ – окислитель; I₂  окисляется до HIO₃, Cl₂ – восстанавливается до HCl.

б) K₂Cr₂O₇ + H₃PO₃ + H₂SO₄ ⇔ Cr₂(SO₄)₃ + H₃PO₄ + K₂SO₄ + H2O

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

3P³⁺ +  2Cr⁶⁺  = 3P⁵⁺ + 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 2 получаем коэффициент 3 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

K₂Cr₂O₇ + 3H₃PO₃ + 4H₂SO₄ ⇔ Cr₂(SO₄)₃ + 3H₃PO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O

В данной реакции: H₃PO₃  – восстановитель, K₂Cr₂O₇ – окислитель; H₃PO₃  окисляется до H₃PO₄, K₂Cr₂O₇ – восстанавливается до Cr₂(SO₄)_3.

Задание 240.
Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) РН₃ и НВг; б) K₂Cr₂O₇ и Н₃PO₃; в) HNO₃ и Н₂S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
АsH₃ + НNO₃ ⇔ Н₃AsO₄ + NO₂ + Н₂O
Решение:
а) Степень окисления в РH₃ n(Р) = -3 (низшая), в HBr n(Br) = -1 (низшая). Так как и фосфор, и бром находятся в своей низшей степени окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут;

б) в K₂Cr₂O₇ n(Сr) = +6 (высшая); в Н₃PO₃ n(Р) = +5 (высшая). Так как и хром, и фосфор находятся в своей высшей степени окисления, то оба вещества проявляют только окислительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут;

в) в HNO₃ n(N) = +5 (высшая); в H₂S n(S) = -2 (низшая). Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причём HNO₃ является окислителем, а H₂S – восстановителем.

г) АsH₃ + НNO₃ ⇔ Н₃AsO₄ + NO₂ + 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:

As^3- + 8N⁵⁺ = As⁵⁺ + 8N⁴⁺

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 1, получаем коэффициент 8 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 8 на 8 получаем коэффициент 1 для восстановителя и продукта его окисления. Молекулярное уравнение реакции: 

АsH₃ + 8НNO₃ ⇔ Н₃AsO₄ + 8NO₂ + 4Н₂O