ОВР.Методичка и теория

SI

Учитывая обычный для вoдIIых растворов интервал рН (0+14),

находим область значений (j) - рН, в пределах которой возможно

устойчивое существование веществ в водных растворах.

С помощью диаграмм (j) - рН удобно определять интервал рН

протекания тех или иных реакций. Например, если на диаграмму (j) - рН

для мыIпыIca (рис. 11) нанести линию <рО = 0,54В, соответствующую равновесию 12 + 2е = 2Г, становится очевидным, что в сильно кислом растворе линия равновесия НзАsОJAS40 6 проходит выше и,

следовательно, возможно протекание реакции:

Однако, при рН > 1,2 соединения мышьяка (Ш) будут обесцвечивать

растворы, содержащие иод, ОКИCJUUlсь до As(V), например, если 2,25 < рН

< 6,77, продуктом окисления будет дигидроарсенат-ион:

Из диаграммы видно, что потенциал fj) этой реакции при повышении рН возрастает.

1.5.в

:~,

рН;

12 1~

'.0.5: ~

'1~

Рис. -z 1. ДиаграммаПурбедля мышьяка.

ДИаграммы Пурбе очень полезны при оценке влияния комплексообразования на устойчивость и размеры области существования

тех или иных окислеиных форм элементов в координатах (j) - рН.

В качестве примера рассмотрим диаграммы Пурбе для меди:

www.mitht.ru/e-library

52

1,5	~------------	-
	'........................-	...
0,5

-0,5

-1

____________________ _________a.l.__ ____

-1.5 fl,B

-051			~,
			~~"-',~,~ClfaoI
	I			H~'_'_"I,
_'-'-'___________-'J
			б)
1,5	~---.--------~
			Cu'"(p.)
0,5
-0,5
			1
-1
			в)

Рис. 12. Диаграммы Пурбе для меди:

а) стандарmая диаrpамма в водном растворе без КОNUIЛексообразования;

б) в присугствии иодид-ионов (СГ= 1 моль/л);

в) в цианидном водном растворе (СС/-Г = 1 моль/л).

www.mitht.ru/e-library

S3

На диаграмме а) nplI рН S 4,6 отсутствует область ДIIЯ соединеllИЙ

Cu(l), т.к. это СОСТОЯllие окисления меди lIеустойчиво 11 Cu(l) дисмутирует

на Cu2+ и CuO , если Jle образуется осадок или комплекс. Из остальных

диаграмм (6, в) ВИдно, что чем больше константа устойчивости

комплексного соединения или меllьше произведеllие растворимости

мanорастворимого соединения, тем устойчивее соединение Cu(l) по

отношеНIIIО к окислителям (ПРСu/ =1,1.1O-'2;Р2[СU(СN)lГ =1030,з).

www.mitht.ru/e-library

S4

8. ВОПРОСЫ н упраЖIIСIIНЯ.

1.Методом элеКТРОННО-ИОНIIОro баланса составьте уравнения ОВР:

1)Н2О2, HI, H2S04~ 12

2)H2S, Н2О2 ~ soi-, Н2О

З) H2S, S02·H20 ~ S

4) Н2О2, НlOз ~ 12, 02

5) Н2О2, КМп04, H2S04~ 6) Н2О2, K2Cr207, H2SO.. ~ 7) K2Cr207, H2S, H2S04~ S

8) Nа2S20з, CI2~ S042

-

9) Nа2S20з, 12 ~ S4062

-

1О) Nа2S20з, FеСlз ~ S4062-

11)S, ОН- ~ sОз2-, S2-

12)NH20H, Fе2(S04)З ~ N20

13)NH20H, Fe(OHh ~ NНз

14)HBr, НВrOз ~

Среди веществ, участnующих в рассмотренных ОВР в качестве

окислителей или восстановителей, выделите: типичные окислители, типичные восстановители, вещества, обладающие окислителыlO­

восстановительной амфотерностью. Ответ мотивируйте справочным"

данными по стандартным электродным потенциалам. Какие из

приведенных реакций могут протекать самопроизвольно о ЗЗ;J.знном

направлении в стандартных условиях. Дайте обоснованный OT9~T.

2. Методом электронно-ионноro баланса (где это необхеДIIМ!) ::OCTaBI..7c

уравнения реакций взаИМСjщействия разлИ'lНых минералов с растворами

азотной 11 серной кислот (концентрированными и разбаВЛСJШЫМИ):

1) Пирит FeS2

2) Халькопирит CuFeS2

З) БОРНIIТ CuSFeS4

4)Пирротин Fe7Sg

5)Магнетит FеЗ04

6)Малахит СU2(СОЗЫОНh

7)Азурит СUз(СОзЫОН)2

8)Аргентит Ag2S

9)Герцеllберrnт SnS

З. Составьте ионные уравнения ОВР. К какому типу они относятся? Какие

из этих реакций протекают в заданном направлении в стандартных

условиях (ответ мотивируйте)?

www.mitht.ru/e-library

55

1) N02- + н· + Мп04- ~ NO,- ...

2)N02-+ H t ~ No,'+NO...

3) 12(8 распоре)+ H2S(8pecтaope) ~ ...

4) СЮ- ~ СЮ,- + CI- .. .

5)Br- + МпО.- + н· ~ ...

6)Br- + BrO)- + н1- ~ ...

7)СI2(pactlЮp) + IZ(T8) ~ .. .

8)SO,2- + HzS ~ ...

4.В водном растворе сероводород окисляется дийодом, в то время, как в

газообразной фазе сера окисляет йоднд водорода по следующим схемам:

1)IZ(pacT8Op) + HzS(pact8Op) ~ HI(pact80p) + S(T8)

2)S(ra3) + Н1(ra3) ~ H2S(ra3) +12(1'83)

Объясните эти явления. Составьте уравнения этих реакций методом

электронно-ионного баланса для первой реакции и методом электронного

баланса для второй.

S. На взаимодействии этилового спирта с дихроматом калия в кислотной среде основано обнаружение алкоголя в выдыхаемом воздухе. На

основании чего можно судить о присутствии алкоголя в выдыхаемом

воздухе? Методом электронно-ионного pac<Jeтa составьте уравнение

соответствующей реакции и докажите возможность ее протекания.

6. Для каждой IIЗ реакций задания 1 определите тип ОВР.

7. ОпредеJJите, какой газ выделяется при взаимодействии ДИОКСllда

марганца с водным раствором серной кислоты, где Cllt = I MOJlb/". Составьте уравнение соответствующей реакции. Ответ мотивируйте

справочными данными.

8. Возможно ли взаимодействие диоксида марганца с раствором хлороводорода в стандартных условиях? Как можно объяснить выделение

дихлора при взаимодействии диоксида марганца с концентрированным

раствором хлороводорода? Ответ мотивируйте справочными данными.

9. Для приведенной окислительно-восстановительной пары выведите

расчетную форму для стандартного потенциала, используя диаграмму ЛаТlfмера соответствующих переходов:

www.mitht.ru/e-library

	S6
ОВпара	Переходы
1) soi- + H+/S	S04 - ~ S02 ~ S
	2
2) Мп04- + н+/Мп2+	Мп04- ~ MnOi- ~ Мп02 ~ мп2+
3) СЮ)- + H+/S	СЮ)- ~ НСЮ ~ CI2~ СГ
4) soi- + H+/S	2
	S04 - ~ SO)S2- ~ S
5) FeOi- + H+/Fe2+	FeOi- ~ FеЗ+ ~ Fe2+
6) SZ06(Ozi- + H+/H2S	S206(02)2- ~ soi- ~ S206 ~ S ~ H2S
7) ВiO)- + н+/Bi(T8)	ВiO)- ~ ВiЗ+ ~ Bi(T)
	2
Какая из окисленных форм S04 -, Мп04-, СЮз-, Feoi-, S206(02i-
является наиболее сильным	окислителем? Ответ мотивируйте

справочными данными. Для всех приведенных пар составьте уравнения

полуреакций.

10. Составьте уравнения полуреакций для приведенных ниже переходов. Какие их них могут быть реализованы в растворе, если использовать в

качестве окислителя дихромат калия в кислотной среде? Ответ мотивируйте справочными данными.

1) F- ~ F2

2)СГ~СI2

3)Br- ~ Br2

4) НN02 ~ NОз-

5) мп2+ ~ Мп04-

6)H20~H202

7)H2S~S

8)[SпСlзГ ~ [SnC16]2-

11.Объясните, почему возможно получение диоксида углерода взаимодействием .карбоната натрия с азотной кислотой и невозможно

получение диоксида серы путем взаимодействия азотной кислоты с сульфитом натрия? Какой продукт образуется в последнем случае?

12. Используя данные по стандартным окислителыo-восстановительныыM потенциалам, определите, какой из дигалогенов может быть получен в стандартных условиях в кислотной среде из галогенид-анионов путем использования следующих окислителей:

1)	оксид свинца (IV)	7r азотная кислота разб.
2)	оксид олова (lV)	8) перманганат калия
3)	оксид марганца (IV)	9) дихромат калия
4) оксид серы (lV)		1О) пероксид водорода
5)	серная кислота конц.	11) пероксодисульфат калия.
6) азотная кислота конц.

www.mitht.ru/e-library

57

Составьте ураВllеllИЯ соответствующих реакциR методом электроНlIO­

ИОIIНОГО баланса.

13. Из ряда приведенных окислитenьно-восстановительных пар различных соединений серы выберите нужную, чтобы ответить на вопрос:

"Возможно ли взаимодействие в стандартных условиях дихромата калия с

гидратом ДIIОКСllда серы?" ("':rAl< .11,/(;), =1,330В)

SOi-/S02·Н2О	<р°=+О,17В
S02·H20/H2S204	<pO=-О,08В
S02'Н20/S20з2-	<pO=-О,40В
S02·H20 /S	<р°=+о,45В
sоз2-/S20з2-	<р°=-О,588

14, С помощью каких дигалогенов в кислотной среде можно осуществить

следующие превращения:

1)Fe2+ -4 Fe3+

2)Н2О-4 02

3)с?+ -4 СГ2о,2-

4)со2+ -4 СоН

5)CU20 -4 Cu2+

Ответ мотивируйте справочными данными. Составьте уравнения

соответствующих реакций.

15. Могут ли существовать в растворе при стандартных условиях дихромат калия в кислотной среде и:

а) катионы Fe2+

б) анионы Р-

В) анионы CI- г) анионы СЮ­

д) анионы СЮ4-

в случае невозможности существования мотивируйте "почему",

оБОСlIовав ответ справочными данными и составлением уравнеllИЙ

соответствующнх реакций.

16.Возможно ли одновременное присутствие в водном растворе

следующих пар веществ:

www.mitht.ru/e-library

58

1)MnS04 и КМпО4

2)Nа2S0з и Na2S04

З) Nа2S0з и Na2S

4)12(т) и H2S

5)I2(T) и Nа2S0зS

6)Nа2S0зS и НС1

Ответ подтвердите справочными данными и соответствующими

уравнениями реакций.

17. Некоторые восстановители и окислители способны выделять из воды

водород и кислород соответственно. Приведите примеры таких веществ.

Ответ аргументируйте справочными данными и соответствующими

уравнениями реакций.

18. При длительном хранении раствора перманганата калия наблюдается появление темно-коричневого осадка. Каков состав этого осадка?

Составьте уравнение реакции его образования. Какие необходимо принять

меры, чтобы предотвратить разложение перманганата калия в водном

растворе?

19. Возможно ли длительное хранение в водном растворе слеДУЮЩIIХ

веществ: K2Fe04, K2S20 6(02)? Ответ обоснуйте справочными данными и соответствующими уравнениями реакций. В какой среде - кислотной или основной эти соединения устойчивы в водном растворе? Ответ оБОСIlУЙте

справочно-расчетными данными.

20. Какое вещество из двух более устойчиво в водном растворе, находящемся в контакте с воздухом?

1)CoS04И С02(SО4)З

2)FeS04 и Fе2(SО4)З

Ответ обоснуйте справочными данными и соответствующими

уравнениями реакций.

21. На основании данных 110 стандартным электродным потенциалам

восстановления МПО2/мп2> и СliСГ следует, что невозможно

взаllмодействие МПО2(Т) 11 HCI(p). Однако при получении дихлора в лаборатории используют диоксид марганца и КОllцентрированный раствор

хлороводорода. Почему это возможно? Ответ обоснуйте справочно­

расчетными данными.

www.mitht.ru/e-library

59

22. Медь не взаимодействует с водой в оБЫЧllЫХ условиях, 110 В

присутствии в растворе аммиака наБJIЮдается взаимодействие меди с

водой с выделением водорода. Почему это возможно? Дайте

обоснованный ответ, сопроводив его справочными данными ..

соответствующими уравнениями полуреакций.

23. P1yrb, находясь в ряду активности металлов значительно правее

водорода, не должна взаимодействовать с сильными кислотами­

неокислитеЛЯМII. Однако в растворе йодоводородной кислоты наблюдается ее взаимодействие с выделением диводорода. ПОLlему это происходит? Дайте обоснованный ответ, сопроводив его спраВОLIНЫМl1

данными и соответствующими уравнеНИЯМII.

24. Как раССLШтать констаН1У равновесия окислительно-

восстановительной реакции?

25. Рассчитать ЕО, К. Аао указанных ниже реакций, что можно сказать о направлении самопроизвольного протекания процесса?

а) разрядка свинцового аккумулятора:

РЬ02(т.) + 2H2S04 + РЬ(..ет.) == 2PbS04(T•.) + 2Н2О

б) работа сухого элемента:

Zn + МПО2 + Nн.СI == Zп(NНЭ)4СI2 + MnCI) + Н2О

в) электролиз раствора поваренной соли:

NaCI + Н2О = NaOH +C12 + Н2

Почему раССLlИтанные значения отличаются от наблюдаемых в действительности?

26.	К избытку	металлической р1)'ТИ прилили О,5М	раствор	2
				Hg +.
Вычислите равновесные концентрации Hg2• и Hg/+ В ПОЛУLlенном
растворе.
27.	Вычислите	равновесные концентрации в системе,	образованной

смешением следующих компонентов: Ag+, Hg2+, A~..eт.), H~..eт.), если

первоначально a(Ag), a(Hg2 а металлические р1)'Ть и серебро взяты в

+)=l,

избытке. Коэффициенты активности считать равными единице.

28. а) Каким окислителем: перманганатом калия, бихроматом калия или

иодом можно окислить В стандартных условиях хлорид-ионы до

свободного хлора?

б) Можно ли хлорид олова(1I) окислить йодом? Ответ подтвердите расчетами.

29. Имеется три железных пластины одинаковых размеров: 1) без защитного покрытия, 2) оцинкованная, 3) луженая. Со второй и третьей

пластины удалили часть защитного покрытия, после чего все три

www.mitht.ru/e-library

60

пластины опустили в раствор соляной кислоты. В каком слуtlае растворение железа будет протекать быстрее, а в каком медленнее.

30. Рассчитайте эдс реакций:

SH20 2 + 12 =2НIOз + 4HzO

Н2О2 + 12 = 2НI + 02

Какая из реакций более вероятна при рН=О, если:

Eg,o,III,o =1,77B

E~,I/I,o, = О,682В

E:o,'II, =1,I9B

E~II' = О,536В

31. Рассчитайте неизвесТные значения ЕО из извеСТIIЫХ:

а) Е;ю./С/. =?, если Е~"Ю./С/· = 1,3800, Е;" Ю' = 1,3580

б) Еg,ю,/s =? , если Еg.ю,lН,s = 0,374B,E;l/Ir~ = O,I42B

в) E:O"II, =?, если Е:О,.". =1,085B,E~II' = 0,5360

32. а) Можно ли в стандартных условиях окислить сульфат железа (11) в сульфат железа (111) с помощью сульфата церия (IV)?

Е;.(IЮ)," /С. = -1,50B

Е;••• ,с. = -2,48В

E;..../F••• =0,77В •

-б) Можно ли медью восстановить хлорид железа(Ш) до хлорида железа (II)? Ответ подтвердите расчетами.

Е;••. ,с. = 0,34В

Е;..,.If.... = 0,77В

Е:..../F. =-О,04В

33.Что такое диаграмма Латимера? Как она строится? Как определить по

этой диаграмме неизвестные электродные потенциалы?

34.На основании приведенной диаграммы Латимера (рН;; 14)

-3,4В -2.868 0,738 0.158

N2 - Nз' - NH20H - NzH4 - NНз

а) Рассчитайте E;./NlI.;

б) Какие из азотсодержащих частиц термодинамически устойчивы к

дисмутации?

www.mitht.ru/e-library