Вопросы для самопроверки

1. Какие из приведенных веществ могут в зависимости от ус­ловий проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства: HNO3, NaNC>2, N2, NH₃?

2. Какое из приведенных соединений йода является только восстановителем: KI0₃, KIO4, KIO, KI?

3. Какое из приведенных соединений марганца является толь­ко окислителем: КМ11О4, К2М11О4, Мп0₂,M11SO4?

§ 6. Составление уравнений реакций окисления-восстановления Метод электронного баланса

Пример. Составить уравнение реакции между нитритом на­трия и перманганатом калия в кислой среде.

1. Записываем формулы исходных веществ и определяем сте­пень окисления элементов:

+3 +7

NaN0₂ + КМп0₄+H₂S0₄-»

2. Находим окислитель и восстановитель, исходя из извест­ных степеней окисления и пользуясь приведенными выше зна­чениями стандартных окислительно-восстановительных потен­циалов.

3. Составляем электронные схемы для окислителя и восста­новителя, одновременно решая, в какие продукты они превра­щаются:

Мп⁺⁷+ 5ё —» Мп⁺²- процесс

восстановления; N⁺³ - 2ё —>N⁺⁵ - процесс окисления.

окислитель

восстановитель

+7 +2

КМп0₄в сернокислой среде восстанавливается доMnS0₄;

+3 +5

NaNO, окисляется доNaN0₃.

4. Составляем схему происходящей реакции, записывая фор­мулы продуктов окислительно-восстановительной части процес­са (NaN0₃ иMnS0₄), а также продуктов обменной части процес­са(K₂S0₄ + Н₂0):

NaN0₂ + КМп0₄+H₂S0₄ ->NaN0₃ +MnS0₄ +K₂S0₄ + H₂0.

5. Находим коэффициенты при окислителе и восстановителе и записываем их между двумя вертикальными чертами в электрон­ных схемах. Коэффициенты определяем по правилу нахождения наименьшего общего кратного. В нашем примере коэффициент при окислителе равен 2, коэффициент при восстановителе - 5.

6. Подставляем найденные коэффициенты соответственно к окислителю и восстановителю в левую и правую части состав­ленной реакции:

5NaN0₂ +2KMn0₄ +H₂S0₄ ->

-> 5NaN0₃ +2MnS0₄ +K₂S0₄ + 3H₂0.

7. Уравниваем число атомов, которые участвуют в обменной части процесса: подставляем коэффициенты к серной кислоте и к воде:

5NaN0₂ + 2КМп0₄+3H₂S0₄ =

= 5NaN0₃ +2MnS0₄ +K₂S0₄ + ЗН₂0'.

8. Правильность расстановки коэффициентов проверяем по числу атомов кислорода в левой и правой частях уравнения. При окончательном переписывании между левой и правой частями уравнения ставим знак равенства.

Ионно-электронный метод

Ионно-электронный метод основан на составлении ионных уравнений реакций восстановления иона-окислителя и окисле­ния иона-восстановителя с последующим суммированием их в общее уравнение. Разберем ионно-электронный метод на приме­ре реакции:

H₂S +КМп0₄ +H₂S0₄ —>S J. +MnS0₄ +K₂S0₄ + н₂о.

1. По заданной молекулярной схеме составляем ионную схе­му реакции, включив в нее только те частицы, которые подвер­гаются изменению и характеризуют среду:

H₂S +Mn(V + Н⁺Mn²⁺ +S + Н₂0.

2. Определяем окислитель и восстановитель и составляем уравнения для процессов окисления и восстановления:

Полуреакиия окисления восстановителя'.

H₂S ->S° + 2H⁺; для уравнивания зарядов надо от левой части схемы отнять два электрона, после чего можно поставить знак равенства:

H₂S - 2ё =S° + 2Н⁺.

Полуреакиия восстановления окислителя'.

Мп0₄~ +8Н⁺—> Ми²⁺+ 4Н₂0; коэффициенты «4» и «8» ставим для уравнивания атомов кисло­рода и водорода. Чтобы поставить знак равенства, надо уравнять также заряды в левой и правой частях равенства:

Мп0₄~ +8Н⁺+ 5ё = Мп²⁺+ Н₂0.

В результате мы имеем две полуреакции, для которых нахо­дим баланс электронов:

5 H₂S - 2ё =S⁰ + 2Н⁺

2. Мп0₄" +8Н⁺+ 5ё = Ми²⁺+ 4Н₂0.

3. Складываем полуреакции, предварительно умножив их на коэффициенты. После сокращения подобных членов находим ионное уравнение:

5H₂S + 2Мп0₄“ +6Н⁺=5S j + 2Мп²⁺+ 8Н₂0.

4. Поверку правильности составленного уравнения проводим по балансу атомов и балансу зарядов.

5. По ионному уравнению составляем молекулярное:

5H₂S + 2КМп0₄+3H₂S0₄ =5S | +MnS0₄ +K₂S0₄ + 8Н₂0.

Практическая часть

Опыт 1. Окислительно-восстановительные свойства

галогенов и их соединений

а. Налейте в пробирку 1 см³иодида калия И и прилейте по каплям бромную воду Вг₂.Опыт делать под тягой!Наблюдай­те пожелтение раствора вследствие выделения йода.

Напишите уравнение реакции, составьте электронные схемы, обозначив окислитель и восстановитель.

б. Налейте в пробирку 1 см³бромида калия и прибавьте

2. 3 капли концентрированной серной кислоты. Опыт делать под тягой!Наблюдайте выделение бурого газа Вг₂и бесцвет­ного газаS0₂. Напишите уравнение реакции, составьте элек­тронные схемы, обозначив окислитель и восстановитель.

На основании проведенных опытов и изученного теоретиче­ского материала ответьте на следующие вопросы: как ведут себя галогены в окислительно-восстановительных реакциях; как из­меняется окислительная способность галогенов при переходе от хлора к йоду; как ведут себя в процессе этих же реакций галогс- ниДы? Расположите отрицательно заряженные ионы галогенов в порядке убывания их восстановительной активности.

Опыт 2. Восстановительные свойства сероводорода

Налейте в пробирку 1-2 см³сернистой кислотыH2SO3 или раствор сульфита натрия, подкисленный раствором серной ки­слоты, и прибавьте 1-2 см³сероводородной воды.Опыт делать под тягой!Наблюдайте выделение серы. Напишите уравнение реакции, составьте электронные схемы, обозначив окислитель и восстановитель.

На основании проведенного опыта сделайте вывод, какими свойствами обладает сероводород и почему.

Опыт 3. Окислительные свойства перманганата калия

в зависимости от реакции среды

а. Реакция в кислой среде. Налейте в пробирку 1-2 см³рас­твора КМп0₄и 1-2 см³разбавленной серной кислоты (среда). Прилейте раствор сульфита натрияNa₂S03 и наблюдайте полное обесцвечивание окраски вследствие образованияMnS0₄.

Составьте уравнение реакции, пользуясь таблицей окисли­тельно-восстановительных потенциалов и принимая во внима­ние, что Na₂S03 окисляется доNa₂S0₄.

б. Реакция в щелочной среде. Налейте в пробирку 1-2 см³ раствора КМп0₄и 1-2 см³раствора КОН (среда). Прилейте рас­твор сульфита натрияNa₂S0₃ и наблюдайте появление зеленой окраски вследствие образования манганата калия К₂Мп04.

Составьте уравнение реакции.

в. Реакция в нейтральной среде. Налейте в пробирку 1-2 см³ раствора КМПО4и прибавьте небольшое количество раствора сульфита натрияNa₂S0₃. Наблюдайте выделение бурого осадка оксида марганца (IV) Мп0₂.

Составьте уравнение реакции, учитывая, что в число исход­ных веществ входит вода, а в число продуктов реакции - КОН.

На основании трех проделанных опытов напишите, чем явля­ется в окислительно-восстановительных процессах перманганат калия и почему? До каких продуктов восстанавливается КМ11О4 в зависимости от реакции среды?

Опыт 4. Окислительно-восстановительные свойства

нитритов

а. Налейте в пробирку 1-2 см³нитрита калияKN0₂, прибавь­те1-2см³разбавленной серной кислоты (среда) и по каплям прибавляйте раствор К₂Сг₂0₇.

Составьте уравнение реакции, учитывая, что нитрит калия KN0₂ окисляется до нитрата калия.

б. Налейте в пробирку 1-2 см³раствора нитрита калияKN0₂, прибавьте 1-2 см³раствораH₂S0₄ (среда) и по каплям прибав­ляйте раствор иодида калияKI. Опыт делать под тягой!На­блюдайте пожелтение раствора вследствие выделения йода.

Составьте уравнение реакции. До какого продукта восстанав­ливается KN0₂ в данном случае?

На основании проделанных опытов сделайте вывод, как ведут себя в окислительно-восстановительных реакциях вещества, со­держащие атомы в промежуточной степени окисления.