Закон эквивалентов моль количество вещества

9. ИОННО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ (ИОННЫЕ) РЕАКЦИИ ОБМЕНА

При решении задач этого раздела см. табл. 9 и прилож. 2.

Ионно-молекулярные, или ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. В этих уравнениях сильные растворимые электролиты, поскольку они полностью диссоциированы, записывают в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые и газообразные вещества, записывают в молекулярной форме.

В ионно-молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионно-молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения.

Пример 1. Напишите ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ:

а) НС1 и NaOH; б) Рb(NO₃)₂ и Na₂S; в) NaCIO и НNО₃; г) К₂СОз и H₂SО₄; д) СНзСООН и NaOH.

Решение. Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде

а) НС1 + NaOH = NaCI + H₂O;

б) Pb(NО₃)₂ + Na₂S = PbS + 2 NaNО_3;

в) NaCIO + HNО₃ = NaNО₃ + HC1О;

г) К₂СОз + Н₂S0₄ = К₂SО₄ + СО₂ + Н₂О;

д) СН₃СООН + NaOH = CH₃COONa + Н₂О.

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н₂О, HC10), осадка (PbS), газа (СО₂).

В реакции (д) два слабых электролита, но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода — более слабый электролит, чем уксусная кислота, то равновесие реакции смещено в сторону образования воды. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства:

а) Na⁺ и Сl^-; б) Na⁺ и NO

; в) Na⁺ и NO

3 ; г) К⁺ и SO

; д) Na⁺,
получим ионно-молекулярные уравнения этих реакций:

а) H⁺ + ОН = Н₂О;

в) Pb²⁺ + S = PbS;

б) С1О + H⁺ = HC1О;

г) СО +2 H⁺= CО₂+H₂О;

д) СНзСООН + ОН = СНзСОО + Н₂О.

Пример 2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:

а) SO +2 H⁺= S0₂+ H₂О;

б) Pb²⁺+ CrО = PbCr0₄;

в) НСО + ОН= СО+ Н₂О;

г) ZnOH⁺ + H⁺ = Zn²⁺ + H₂O.

Решение. В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов. Cледовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:

а) Na₂SО₃ + 2 НС1 = 2 NaCl + SO₂ + Н₂О;

б) Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄= PbCrO₄ + 2 KNO₃;

в) КНСО₃ + КОН = К₂СО₃ + H₂O;

г) ZnOHCl + НС1 = ZnCl₂ + H₂O.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) NаНСОз и NaOH;
б) K₂SiO₃ и НС1; в) BaCl₂ и Na₂SO₄.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) K₂S и НС1;
б) FeSО₄ и (NH₄)₂S; в) Сг(ОН)₃ и КОН.
Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) Mg²⁺ + CO

= MgCО₃; б) H⁺ + ОН

= H₂O.

Какие из веществ - А1(ОН)₃; H₂SО₄; Ва(ОН)₂ - взаимодействуют с гидроксидом калия? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) КНСО₃ и H₂SО₄;
б) Zn(OH)₂ и NaOH; в) СаСl₂ и AgNО₃.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) CuSО₄ и H₂S;
б) ВаСО₃ и HNO₃; в) FеС1₃ и КОН.
Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

а) Си²⁺ + S

= CuS;

6) SiO + 2 H⁺= H₂SiO_3.

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) Sn(OH)₂ и НС1;
б) BeSО₄ и КОН; в) NH₄Cl и Ва(ОН)₂.
Какие из веществ — КНСО₃, СН₃СООН, NiS0₄, Na₂S — взаимодействуют с раствором серной кислоты? Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) AgNО₃ и К₂СrO₄;
б) Pb(NО₃)₂ и KI; в) CdSО₄ и Na₂S.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) СаСО₃ + 2 Н⁺ = Са²⁺ + H₂O + CO₂;

б) А1(ОН)₃+ ОН = А1O + 2 Н₂О;

в) РЬ²⁺ + 2 I

= PbI₂

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Ве(ОН)₂ и NaOH; б) Си(ОН)_2; и HNО₃; в) ZnOHNО₃ и HNО₃.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) Na₃PО₄ и CaCl₂;
б) К₂СО₃ и ВаСl₂; в) Zn(OH)₂ и КОН.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

Fе(ОН)₃ + З H⁺ = Fe³⁺ + З Н₂О;
Cd²⁺ + 2 OН

= Cd(OH)₂;H⁺+ NO

= HNO₂.

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) CdS и НС1;
б) Сг(ОН)₃ и NaOH; в) Ba(OH)₂ и CoCl₂.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) Zn²⁺ + H₂S = ZnS + 2 H⁺; б) НСО

+ Н⁺ = H₂O + СО₂;в) Ag⁺ + С1

= AgCl.

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) H₂S0₄ и Ва(ОН)₂;
б) FеС1₃ и NH₄0H; в) CH₃COONa и НС1.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) FеС1₃ и КОН;
6) NiSO₄ и (NH₄)₂S; в) MgCO₃ и HNO₃.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) Ве(ОН)₂ + 2 OН

= ВеО

+ 2 Н₂O
б) СНзСОО

+ Н⁺ = СНзСООН
в)Ba²⁺+ SO

= BaSO₄

Какие из веществ — NaCl, NiS0₄, Ве(ОН)₂, КНСОз — взаимодействуют с раствором гидроксида натрия. Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.

10. ИОННОЕ РАВНОВЕСИЕ ВОДЫ.

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ рН
Вода является очень слабым электролитом и лишь в незначительной степени диссоциирует на ионы водорода и гидроксила:

Н₂О Н⁺+ ОН.

Этому процессу соответствует константа диссоциации:

. (1)

Константа диссоциации воды очень мала (К_Д.(_НО)= 1,86ּ10), поэтому равновесная концентрация недиссоциированных молекул воды практически равна общей концентрации воды:

[H₂O] = С_М = моль/л.

В разбавленных водных растворах концентрация воды меняется незначительно, так что ее можно считать постоянной. Тогда из формулы (1) получим

[H⁺]ּ[OH] = К_Д.ּ[H₂O] = 1,86ּ10ּ55,56 = 10.

Таким образом, произведение концентраций ионов водорода и гидроксила представляет собой постоянную величину (при данной температуре) и называется ионным произведением воды К_Н_O. При стандартной температуре Т = 298К (25⁰С)

К_Н_O = [H⁺]ּ[OH] = 10. (2)

В нейтральных растворах [H⁺] =ּ[OH] =  10 = 10моль/л.

Для характеристики кислотности (щелочности) среды используется водородный показатель рН – десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком:

рН = - lg [H⁺].

В нейтральных растворах рН = 7. В кислых растворах [H⁺]  10, следовательно, рН  7; в щелочных растворах [H⁺]  10, поэтому рН  7.

По аналогии с водородным показателем рН введен показатель рОН.

рОН = - lg [OH].

Логарифмируя соотношение (2), получим рН + рОН = 14.

Пример 1. Определить концентрацию ионов водорода в растворе, если рН = 4,60.

Решение. По условию задачи рН = 4,60 = -lg [H⁺].

Отсюда [H⁺] = 10^-4,60 = 2,5^.10^-5 моль/л.

Пример 2. Определть концентрацию ионов [OH

] в растворе, если рН = 10,80.

Решение. Из соотношения рН + рОН = 14 находим

ОН = 14 – 10,80 = 3,20.

Отсюда –lg [OH] = 3,20. Следовательно [OH] = 10^-3,20 = 6,31^.10^-4.

Пример 3. Вычислить рН 0,01 М раствора гидроксида натрия.

Решение. Гидроксид натрия является сильным основанием, диссоциирует на ионы практически полностью

NaOH = Na⁺ + OH.

Из уравнения диссоциации следует, что из одного моля гидроксида натрия образуется один моль ионов OH,следовательно в 0,01 М растворе [OH] = 0,01. Найдем рОН = - lg [OH] = -lg 0,01 = 2.

Отсюда рН = 14 – рОН = 12.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Определите рН раствора, в 0,5 л которого содержится 0,05 г NaOH.
Ответ: 11;40.
Во сколько раз концентрация ионов водорода в крови (рН = 7,36) меньше, чем в желудочном соке (рН = 1,00)?
Ответ: В 2,3∙10 раз.
Определите [H⁺] и [OH] в растворе, рН которого равен 6,2.
Ответ: 6,3∙10 моль/л; 1,6∙10 моль/л.
Рассчитайте рН раствора, полученного смешением 25 мл 0,5 М раствора HCl, 10мл 0,5 М раствора NaOH и 15 мл воды.
Ответ: 0,82.
Как изменится рН 0,2 М раствора HCl, если его вдвое разбавить водой?

Ответ: Увеличится на 0,3.

Вычислите рН 0,5%-ного раствора азотной кислоты.
Ответ: 1,10.
К 500 мл воды прибавили 20 мл 0,1 н раствора НС1. Найдите рН полученного раствора.

Ответ: 2,4.

Вычислите рН 1,5%-ного раствора КОН.
Ответ: 13,43.
25 мл 10%-ного раствора HCl (плотность 1,05) разбавили водой до 500 мл. Вычислите рН полученного раствора.
Ответ: 0,84.
К 250 мл нейтрального раствора прибавили 50 мл 0,5 н раствора КОН. Вычислите рН полученного раствора.
Ответ: 12,9.
10,0 мл 20%-ного раствора КОН (плотность 1,18) разбавили водой до 250 мл. Вычислите рН полученного раствора.
Ответ: 13,23.
В мерную колбу на 250 мл налили 10,0 мл 24%-ного раствора HCl (плотность 1,12) и довели раствор водой до метки. Из полученного раствора 5,0 мл перенесли в мерную колбу на 100 мл и разбавили водой до метки. Найдите рН полученного раствора.

Ответ: 1,83.

К 25 мл 0,2 н раствора HCl прибавили 25 мл 0,1 н раствора NaOH.Вычислите рН полученного раствора.

Ответ: 1,3.

20,0 мл 12%-ного раствора NaOH (плотность 1,14) разбавили водой до 500 мл. 50,0 мл полученного раствора перенесли в другую колбу и разбавили водой до 1000 мл. Найдите рН последнего раствора.
Ответ: 11,85.
К 100 мл 0,1 н раствора HNO₃ прибавили 2 мл 6%-ного раствора NaOH (плотность 1,0). Найдите рН полученного раствора.
Ответ: 1,2
Найдите рН раствора, в 100 мл которого содержится 0,12 мг NaOH.
Ответ: 9,48.
К 100 мл 0,1 н раствора NaOH прибавили 5 мл 4%-ного раствора HCl (плотность 1,0). Найдите рН исходного и полученного раствора.
Ответ: 13; 12,6.
К 100 мл 0,2 н раствора HCl прибавили 5 мл 3%-ного раствора КОН. Найдите рН исходного и полученного раствора.
Ответ: 0,7; 0,78.
Какую массу NaOH следует растворить в 400 мл воды, чтобы получить раствор, рН которого равен 12?
Вычислите молярную концентрацию раствора гидроксида бария, если известно, что рН данного раствора равен 11.

11. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Гидролизом называется обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, сопровождающееся обычно изменением рН среды. Причина гидролиза заключается в связывании ионов соли ионами воды в слабодиссоциирующие продукты (молекулы слабых кислот или оснований, анионы кислых или катионы основных солей).

Пример 1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: а) KCN; б) Na₂CO₃; в) ZnSO₄. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение. а) Цианид калия KCN — соль слабой кислоты HCN и сильного основанияKOH. При растворении в воде молекулы KCN полностью диссоциируют на катионы К⁺ и анионы CN

. Катионы К⁺ не могут связывать ионы ОН

воды, так как КОН – сильный электролит. Анионы же CN

связывают ионы Н⁺воды, образуя молекулы слабого электролита HCN. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

CN + Н₂О HCN + ОН

или в молекулярной форме

KCN + H₂O HCN + KOH.

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОН, поэтому раствор KCN имеет щелочную реакцию (рН  7).

б) Карбонат натрия Na₂CO₃ — соль слабой многоосновной кислоты и сильного основания. В этом случае анионы соли СО, связывая ионы воды Н⁺ , образуют анионы кислой соли НСО, а не молекулы Н₂СО₃, так как ионы НСО диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н₂СО₃. В обычных условиях гидроли идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

СО + Н₂О НСО + ОН

или в молекулярной форме

Na₂CO₃ + H₂O NaHCO₃ + NaOH.

В растворе появляется избыток ионов ОН, поэтому раствор Na₂CO₃ имеет щелочную реакцию (рН7).

в) Сульфат цинка ZnSO₄ — соль слабого многокислотного основания Zn(OH)₂ и сильной кислоты H₂SO₄. В этом случае катионы Zn²⁺ связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH⁺. Образование молекул Zn(OH)₂ не происходит, так как ионы ZnOH⁺ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)₂. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

Zn²⁺ + H₂O ZnOH⁺ + H⁺

или в молекулярной форме

2 ZnSO₄+ 2H₂O (ZnOH)₂SO₄ + H₂SO₄.

В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnSO₄ имеет кислую реакцию (рН < 7).

Пример 2. Какие продукты образуются при смешивании растворов А1(NО₃)₃ и К₂СО₃? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение реакции.

Решение. Соль А1(NО₃)₃ гидролизуется по катиону, а К₂СО₃ — по аниону:

Al³⁺ + Н₂О АlOН²⁺ + Н⁺;

CO +Н₂0 НСО + ОН.

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, так как ионы H⁺ и ОН образуют молекулу слабого электролита Н₂0. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием А1(ОН)₃ и CO₂ (Н₂СОз).

Ионно-молекулярное уравнение

2 А1³⁺ + 3 CO + З Н₂О = 2 А1(ОН)₃ + З СО₂

молекулярное уравнение

2 A1(N0₃)₃ + З К₂СО₃ + З Н₂О = 2 А1(ОН)₃ + З СО₂ + 6 KN0₃.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза, происходящего при смешивании растворов K₂S и СгС1₃. Каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты.
К раствору FеС1₃ добавили следующие вещества: а) НС1; б) КОН; в) ZnCl₂;r) Na₂CO₃. В каких случаях гидролиз хлорида железа (III) усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
Какие из солей — Аl₂(SO₄)₃, K₂S, Pb(NO₃)₂, KC1 — подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение (7 < рН < 7) имеют растворы этих солей?
При смешивании FеС1₃ и Nа₂СО₃ каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.
К раствору Na₂CO₃ добавили следующие вещества: а) НС1;
б) NaOH; в) Cu(NО₃)₂; г) K₂S. В каких случаях гидролиз карбоната натрия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
Какое значение рН (7< рН < 7) имеют растворы солей Na₂S, А1Сl₃, NiSO₄? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Рb(NО₃)₂, Na₂CO₃, Fe₂(SO₄)₃. Какое значение рН
(7 < рН < 7) имеют растворы этих солей?
Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей СН₃СООК, ZnSO₄, А1(NО₃)₃. Какое значение рН
(7 < рН < 7) имеют растворы этих солей?
Какое значение рН (7< рН < 7) имеют растворы солей К₃РO₄, K₂S, CuSO₄? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей CuCl₂, Сs₂СО₃, Сг(NО₃)₃. Какое значение рН (7 < рН < 7) имеют растворы этих солей?
Какие из солей — RbCl, Сг₂(SO₄)₃, Ni(NO₃)₂, Na₂SO₃ — подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН
(7< рН < 7) имеют растворы этих солей?
К раствору Al₂(SO₄)₃ добавили следующие вещества: а) H₂SO₄; б) КОН; в) Na₂SO₃; г) ZnSO₄. В каких случаях гидролиз сульфата алюминия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: Na₂CO₃ или Nа₂SO₃; FеС1₃ или FeCl₂? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
При смешивании растворов А1₂(SO₄)₃ и Na₂CO₃ каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Составьте ионно-молекулярные и молекулярное уравнения происходящего совместного гидролиза.
Какие из солей — NaBr, Na₂S, К₂СО₃, CoCl₂ — подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Определите рН (7 < рН < 7).
Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaCIO; MgCl₂ или ZnCl₂? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза соли, раствор которой имеет: а) щелочную реакцию; б) кислую реакцию.
Какое значение рН (7 < рН < 7) имеют растворы следующих солей: К₃РО_4, Рb(NО₃)₂, Na₂S? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
Какие из солей – К₂СО₃, FeCl₃, K₂SO₄, ZnCl₂ — подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Определите рН (7 < рН < 7) растворов этих солей.
При смешивании растворов Al₂(SO₄)₃ и Na₂S каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.

12. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Окислительно-восстановительными называют реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Процесс отдачи электронов называется окислением, а процесс присоединения электронов — восстановлением.

Под степенью окисления (п) понимают условный заряд атома, который вычисляют исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Иными словами, степень окисления — это условный заряд, который приобрел бы атом элемента, если предположить, что он принял или отдал то или иное число электронов.

Окисление-восстановление — это единый, взаимосвязанный процесс. Окисление приводит к повышению степени окисления восстановителя, а восстановление — к ее понижению у окислителя.

Повышение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях: окислитель принимает электроны, а восстановитель их отдает. При этом не имеет значения, переходят ли электроны от одного атома к другому полностью и образуются ионные связи или электроны только оттягиваются к более электроотрицательному атому и возникает полярная связь. О способности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окислительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окисления атомов окислителя и восстановителя.

Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства. Атом же элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Например:

N⁺⁵(HNO₃) проявляет только окислительные свойства.

проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.

N (NH₃) проявляет только восстановительные свойства.

При протекании окислительно-восстановительных реакций валентность атомов может и не меняться. Например, в окислительно-восстановительной реакции Н + С1 = 2H⁺C1 валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Изменилась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных данным атомом, и поэтому знака заряда не имеет. Степень же окисления может быть и отрицательной и положительной.

Пример 1. Исходя из степени окисления (n) азота, серы и марганца в соединениях NНз, HNO₂, НNО₃, H₂S, Н₂SО₃, Н₂SO₄, МпО₂ и КМnO₄, определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.

Решение. Степень окисления (n) азота в указанных соединениях соответственно равна -3 (низшая), +3 (промежуточная), +5 (высшая); n(S) соответственно равна -2 (низшая), +4 (промежуточная), +6 (высшая); n(Мп) соответственно равна + 4 (промежуточная), +7 (высшая). Отсюда: NН₃, H₂S — только восстановители; НNО₃, H₂SO₄, КМnO₄ — только окислители; HNO₂, Н₃SO₃, MnO₂ — окислители и восстановители.

Пример 2. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами: a) H₂S и HI; б) H₂S и Н₂SО₃; в) Н₂SО₃ и НС1O₄?

Решение, а) Степень окисления серы в H₂S n(S) = -2; степень окисления йода в HI n(I) = -1. Так как и сера, и йод находятся в своей низшей степени окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут;

б) в Н₂S n(S) = -2 (низшая), в Н₂SO₃ n(S) = +4 (промежуточная).

Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем H₂SO₃ является окислителем, так как H₂S может быть только восстановителем;

в) в Н₂S0з n(S) = +4 (промежуточная); в НС10₄ n(С1) = +7 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать, Н₂SО₃ в этом случае будет проявлять восстановительные свойства.

Пример 3. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции, идущей по схеме:

KMnO₄ + H₃PO₄+ H₂SO₄  MnSO₄ + H₃PO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

Решение. Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится лишь к нахождению и расстановке стехиометрических коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

восстановитель	Р⁺³– 2e  P⁺⁵	5	Процесс окисления
окислитель	Mn⁺⁷ + 5e  Mn⁺²	2	Процесс восстановления

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов равно десяти. 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. Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид:

2 KMnO₄ + 5 H₃PO₃ + 3 H₂SO₄ = 2 MnSO₄ + 5 H₃PO₄ + K₂SO₄ + 3 H₂O

Пример 4. Составьте уравнение реакции взаимодействия цинка с концентрированной серной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней.

Решение. Цинк, как любой металл, проявляет только восстановительные свойства. В концентрированной серной кислоте окислительная функция принадлежит сере (+6). Максимальное восстановление серы означает, что она приобретает минимальную степень окисления. Минимальная степень окисления серы, как p-элемента VI A-группы, равна -2. Цинк, как металл II В-группы, имеет постоянную степень окисления +2. Отражаем сказанное в электронных уравнениях

восстановитель	Zn — 2е  Zn⁺²	4	процесс окисления
окислитель	S⁺⁶ +8е  S^-2	1	процесс восстановления

Составляем уравнение реакции

4 Zn + 5 H₂S0₄ = 4 ZnS0₄ + H₂S + 4 Н₂О.

Перед H₂S0₄ стоит коэффициент 5, а не 1, ибо четыре молекулы Н₂S0₄ идут на связывание четырех ионов Zn²⁺.

<предыдущая страница | следующая страница>