Окислительно-восстановительные реакции. Основные схемы окислительно-восстановительных реакций

Окислители — это частицы (атомы, молекулы или ионы), которые принимают электроны в ходе химической реакции. При этом степень окисления окислителя понижается . Окислители при этом восстанавливаются .

Восстановители — это частицы (атомы, молекулы или ионы), которые отдают электроны в ходе химической реакции. При этом степень окисления восстановителя повышается . Восстановители при этом окисляются .

Химические вещества можно разделить на типичные окислители , типичные восстановители , и вещества, которые могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства . Некоторые вещества практически не проявляют окислительно-восстановительную активность.

К типичным окислителям относят:

• простые вещества-неметаллы с наиболее сильными окислительными свойствами (фтор F 2 , кислород O 2 , хлор Cl 2);
• ионы металлов или неметаллов с высокими положительными (как правило, высшими) степенями окисления : кислоты (HN +5 O 3 , HCl +7 O 4), соли (KN +5 O 3 , KMn +7 O 4), оксиды (S +6 O 3 , Cr +6 O 3)
• соединения, содержащие некоторые катионы металлов , имеющих высокие степени окисления : Pb 4+ , Fe 3+ , Au 3+ и др.

Типичные восстановители – это, как правило:

• простые вещества-металлы (восстановительные способности металлов определяются рядом электрохимической активности);
• сложные вещества, в составе которых есть атомы или ионы неметаллов с отрицательной (как правило, низшей) степенью окисления : бинарные водородные соединения (H 2 S, HBr), соли бескислородных кислот (K 2 S, NaI);
• некоторые соединения, содержащие катионы с минимальной положительной степенью окисления (Sn 2+ , Fe 2+ , Cr 2+), которые, отдавая электроны, могут повышать свою степень окисления ;
• соединения, содержащие сложные ионы, состоящие из неметаллов с промежуточной положительной степенью окисления (S +4 O 3) 2– , (НР +3 O 3) 2– , в которых элементы могут, отдавая электроны, повышать свою положительную степень окисления .

Большинство остальных веществ может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства .

Типичные окислители и восстановители приведены в таблице.

В лабораторной практике наиболее часто используются следующие окислители :

перманганат калия (KMnO 4);

дихромат калия (K 2 Cr 2 O 7);

азотная кислота (HNO 3);

концентрированная серная кислота (H 2 SO 4);

пероксид водорода (H 2 O 2);

оксиды марганца (IV) и свинца (IV) (MnO 2 , PbO 2);

расплавленный нитрат калия (KNO 3) и расплавы некоторых других нитратов.

К восстановителям , которые применяются в лабораторной практике относятся:

• магний (Mg), алюминий (Al), цинк (Zn) и другие активные металлы;
• водород (Н 2) и углерод (С);
• иодид калия (KI);
• сульфид натрия (Na 2 S) и сероводород (H 2 S);
• сульфит натрия (Na 2 SO 3);
• хлорид олова (SnCl 2).

Классификация окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции обычно разделяют на четыре типа: межмолекулярные, внутримолекулярные, реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления), и реакции контрдиспропорционирования .

Межмолекулярные реакции протекают с изменением степени окисления разных элементов из разных реагентов . При этом образуются разные продукты окисления и восстановления .

2Al 0 + Fe +3 2 O 3 → Al +3 2 O 3 + 2Fe 0 ,

C 0 + 4HN +5 O 3(конц) = C +4 O 2 + 4N +4 O 2 + 2H 2 O.

Внутримолекулярные реакции – это такие реакции, в которых разные элементы из одного реагента переходят в разные продукты, например :

(N -3 H 4) 2 Cr +6 2 O 7 → N 2 0 + Cr +3 2 O 3 + 4 H 2 O,

2 NaN +5 O -2 3 → 2 NaN +3 O 2 + O 0 2 .

Реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления) – это такие реакции, в которых окислитель и восстановитель – один и тот же элемент одного реагента, который при этом переходит в разные продукты :

3Br 2 + 6 KOH → 5KBr + KBrO 3 + 3 H 2 O,

Репропорционирование (конпропорционирование, контрдиспропорционирование ) – это реакции, в которых окислитель и восстановитель – это один и тот же элемент , которыйиз разных реагентов переходит в один продукт . Реакция, обратная диспропорционированию.

2H 2 S -2 + S +4 O 2 = 3S + 2H 2 O

Основные правила составления окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции сопровождаются процессами окисления и восстановления:

Окисление — это процесс отдачи электронов восстановителем.

Восстановление — это процесс присоединения электронов окислителем.

Окислитель восстанавливается , а восстановитель окисляется .

В окислительно-восстановительных реакциях соблюдается электронный баланс : количество электронов, которые отдает восстановитель, равно количеству электронов, которые получает окислитель. Если баланс составлен неверно, составить сложные ОВР у вас не получится.

Используется несколько методов составления окислительно-восстановительных реакций (ОВР): метод электронного баланса, метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций) и другие.

Рассмотрим подробно метод электронного баланса .

«Опознать» ОВР довольно легко — достаточно расставить степени окисления во всех соединениях и определить, что атомы меняют степень окисления:

K + 2 S -2 + 2K + Mn +7 O -2 4 = 2K + 2 Mn +6 O -2 4 + S 0

Выписываем отдельно атомы элементов, меняющих степень окисления, в состоянии ДО реакции и ПОСЛЕ реакции.

Степень окисления меняют атомы марганца и серы:

S -2 -2e = S 0

Mn +7 + 1e = Mn +6

Марганец поглощает 1 электрон, сера отдает 2 электрона. При этом необходимо, чтобы соблюдался электронный баланс . Следовательно, необходимо удвоить число атомов марганца, а число атомов серы оставить без изменения. Балансовые коэффициенты указываем и перед реагентами, и перед продуктами!

Схема составления уравнений ОВР методом электронного баланса:

Внимание! В реакции может быть несколько окислителей или восстановителей. Баланс необходимо составить так, чтобы ОБЩЕЕ число отданных и полученных электронов было одинаковым.

Общие закономерности протекания окислительно-восстановительных реакций

Продукты окислительно-восстановительных реакций зачастую зависят от условий проведения процесса . Рассмотрим основные факторы, влияющие на протекание окислительно-восстановительных реакций .

Самый очевидный фактор, определяющий — среда раствора реакции — . Как правило (но не обязательно), вещество, определяющее среду, указано среди реагентов. Возможны такие варианты:

• окислительная активность усиливается в более кислой среде и окислитель восстанавливается глубже (например, перманганат калия, KMnO 4 , где Mn +7 в кислой среде восстанавливается до Mn +2 , а в щелочной — до Mn +6);
• окислительная активность усиливается в более щелочной среде , и окислитель восстанавливается глубже (например, нитрат калия KNO 3 , где N +5 при взаимодействии с восстановителем в щелочной среде восстанавливается до N -3);
• либо окислитель практически не подвержен изменениям среды.

Среда протекания реакции позволяет определить состав и форму существования остальных продуктов ОВР. Основной принцип — продукты образуются такие, которые не взаимодействуют с реагентами!

Обратите внимание! Е сли среда раствора кислая, то среди продуктов реакции не могут присутствовать основания и основные оксиды, т.к. они взаимодействуют с кислотой. И, наоборот, в щелочной среде исключено образование кислоты и кислотного оксида. Это одна из наиболее частых, и наиболее грубых ошибок.

Также на направление протекания ОВР влияет природа реагирующих веществ. Например , при взаимодействии азотной кислоты HNO 3 с восстановителями наблюдается закономерность — чем больше активность восстановителя, тем больше восстановливается азот N +5 .

При увеличении температуры большинство ОВР, как правило, проходят более интенсивно и более глубоко.

В гетерогенных реакциях на состав продуктов зачастую влияет степень измельчения твердого вещества . Например, порошковый цинк с азотной кислотой образует одни продукты, а гранулированный — совершенно другие. Чем больше степень измельчения реагента, тем больше его активность, как правило.

Рассмотрим наиболее типичные лабораторные окислители.

Основные схемы окислительно-восстановительных реакций

Схема восстановления перманганатов

В составе перманганатов есть мощный окислитель — марганец в степени окисления +7. Соли марганца +7 окрашивают раствор в фиолетовый цвет.

Перманганаты, в зависимости от среды реакционного раствора, восстанавливаются по-разному.

В кислой среде восстановление происходит более глубоко, до Mn 2+ . Оксид марганца в степени окисления +2 проявляет основные свойства, поэтому в кислой среде образуется соль. Соли марганца +2 бесцветны . В нейтральном растворе марганец восстанавливается до степени окисления +4 , с образованием амфотерного оксида MnO 2 — коричневого осадка, нерастворимого в кислотах и щелочах. В щелочной среде марганец восстанавливается минимально — до ближайшей степени окисления +6 . Соединения марганца +6 проявляют кислотные свойства, в щелочной среде образуют соли — манганаты . Манганаты придают раствору зеленую окраску .

Рассмотрим взаимодействие перманганата калия KMnO 4 с сульфидом калия в кислой, нейтральной и щелочной средах. В этих реакциях продуктом окисления сульфид-иона является S 0 .

5 K 2 S + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 = 5 S + 2 MnSO 4 + 6 K 2 SO 4 + 8 H 2 O,

3 K 2 S + 2 KMnO 4 + 4 H 2 O = 2 MnO 2 ↓ + 3 S↓ + 8 KOH,

Распространенной ошибкой в этой реакции является указание на взаимодействие серы и щелочи в продуктах реакции. Однако, сера взаимодействует с щелочью в довольно жестких условиях (повышенная температура), что не соответствует условиям этой реакции. При обычных условиях правильно будет указывать именно молекулярную серу и щелочь отдельно, а не продукты их взаимодействия.

K 2 S + 2 KMnO 4 –(KOH)= 2 K 2 MnO 4 + S↓

При составлении этой реакции также возникают трудности. Дело в том, что в данном случае написание молекулы среды (КОН или другая щелочь) в реагентах не требуется для уравнивания реакции. Щелочь принимает участие в реакции, и определяет продукт восстановления перманганата калия, но реагенты и продукты уравниваются и без ее участия. Этот, казалось бы, парадокс легко разрешим, если вспомнить, что химическая реакция — это всего лишь условная запись, которая не указывает на каждый происходящий процесс, а всего лишь является отображением суммы всех процессов. Как определить это самостоятельно? Если действовать по классической схеме — баланс-балансовые коэффициенты-уравнивание металла, то вы увидите, что металлы уравниваются балансовыми коэффициентами, и наличие щелочи в левой части уравнения реакции будет лишним.

Перманганаты окисляют:

• неметаллы с отрицательной степенью окисления до простых веществ (со степенью окисления 0), исключения — фосфор, мышьяк — до +5 ;
• неметаллы с промежуточной степенью окисления до высшей степени окисления;
• активные металлы стабильной положительной степенью окисления металла.

KMnO 4 + неМе (низшая с.о.) = неМе 0 + другие продукты

KMnO 4 + неМе (промежуточная с.о.) = неМе(высшая с.о.) + др. продукты

KMnO 4 + Ме 0 = Ме (стабильная с.о.) + др. продукты

KMnO 4 + P -3 , As -3 = P +5 , As +5 + др. продукты

Схема восстановления хроматов/бихроматов

Особенностью хрома с валентностью VI является то, что он образует 2 типа солей в водных растворах: хроматы и бихроматы, в зависимости от среды раствора. Хроматы активных металлов (например, K 2 CrO 4) — это соли, которые устойчивы в щелочной среде. Дихроматы (бихроматы) активных металлов (например, K 2 Cr 2 O 7) — соли, устойчивые в кислой среде .

Восстанавливаются соединения хрома (VI) до соединений хрома (III) . Соединения хрома Cr +3 — амфотерные, и в зависимости от среды раствора они существуют в растворе в различных формах: в кислой среде в виде солей (амфотерные соединения при взаимодействии с кислотами образуют соли), в нейтральной среде — нерастворимый амфотерный гидроксид хрома (III) Cr(OH) 3 , и в щелочной среде соединения хрома (III) образуют комплексную соль, например, гексагидроксохромат (III) калия K 3 .

Соединения хрома VI окисляют:

• неметаллы в отрицательной степени окисления до простых веществ (со степенью окисления 0), исключения — фосфор, мышьяк – до +5 ;
• неметаллы в промежуточной степени окисления до высшей степени окисления;
• активные металлы из простых веществ (ст.окисления 0) до соединений со стабильной положительной степенью окисления металла.

Хромат/бихромат + неМе (отрицательная с.о.) = неМе 0 + другие продукты

Хромат/бихромат + неМе (промежуточная положительная с.о.) = неМе(высшая с.о.) + др. продукты

Хромат/бихромат + Ме 0 = Ме (стабильная с.о.) + др. продукты

Хромат/бихромат + P, As (отрицательная с.о.) = P, As +5 + другие продукты

Разложение нитратов

Соли-нитраты содержат азот в степени окисления +5 — сильный окислитель . Такой азот может окислять кислород (О -2). Это происходит при нагревании нитратов. При этом в большинстве случаев кислород окисляется до степени окисления 0, т.е. до молекулярного кислорода O 2 .

В зависимости от типа металла, образующего соль, при термическом (температурном) разложении нитратов образуются различные продукты: если металл активный (в ряду электрохимической активности находятся до магния ), то азот восстанавливается до степени окисления +3, и при разложении образуется соли-нитриты и молекулярный кислород .

Например :

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2 .

Активные металлы в природе встречаются в виде солей (KCl, NaCl).

Если металл в ряду электрохимической активности находится правее магния и левее меди (включая магний и медь) , то при разложении образуется оксид металла в устойчивой степени окисления, оксид азота (IV) (бурый газ) и кислород . Оксид металла образует также при разложении нитрат лития .

Например , разложение нитрата цинка :

2Zn(NO 3) 2 → 2ZnО + 4NO 2 + O 2 .

Металлы средней активности чаще всего в природе встречаются в виде оксидов (Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 и др.).

Ионы металлов , расположенных в ряду электрохимической активности правее меди являются сильными окислителями. При разложении нитратов они, как и N +5 , участвуют в окислении кислорода, и восстанавливаются до простых веществ, т.е. образуется металл и выделяются газы — оксид азота (IV) и кислород .

Например , разложение нитрата серебра :

2AgNO 3 → 2Ag + 2NO 2 + O 2 .

Неактивные металлы в природе встречаются в виде простых веществ.

Некоторые исключения!

Разложение нитрата аммония :

В молекуле нитрата аммония есть и окислитель, и восстановитель: азот в степени окисления -3 проявляет только восстановительные свойства, азот в степени окисления +5 — только окислительные.

При нагревании нитрат аммония разлагается . При температуре до 270 о С образуется оксид азота (I) («веселящий газ») и вода:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O

Это пример реакции контрдиспропорционирования .

Результирующая степень окиcления азота — среднее арифметическое степени окисления атомов азота в исходной молекуле.

При более высокой температуре оксид азота (I) разлагается на простые вещества — азот и кислород :

2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O

При разложении нитрита аммония NH 4 NO 2 также происходит контрдиспропорционирование.

Результирующая степень окисления азота также равна среднему арифметическому степеней окисления исходных атомов азота — окислителя N +3 и восстановителя N -3

NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O

Термическое разложение нитрата марганца (II) сопровождается окислением металла:

Mn(NO 3) 2 = MnO 2 + 2NO 2

Нитрат железа (II) при низких температурах разлагается до оксида железа (II), при нагревании железо окисляется до степени окисления +3:

2Fe(NO 3) 2 → 2FeO + 4NO 2 + O 2 при 60°C
4Fe(NO 3) 2 → 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 при >60°C

Нитрат никеля (II) разлагается до нитрита при нагревании.

Окислительные свойства азотной кислоты

Азотная кислота HNO 3 при взаимодействии с металлами практически никогда не образует водород , в отличие от большинства минеральных кислот.

Это связано с тем, что в составе кислоты есть очень сильный окислитель — азот в степени окисления +5. При взаимодействии с восстановителями — металлами образуются различные продукты восстановления азота.

Азотная кислота + металл = соль металла + продукт восстановления азота + H 2 O

Азотная кислота при восстановлении может переходить в оксид азота (IV) NO 2 (N +4); оксид азота (II) NO (N +2); оксид азота (I) N 2 O («веселящий газ»); молекулярный азот N 2 ; нитрат аммония NH 4 NO 3 . Как правило, образуется смесь продуктов с преобладанием одного из них. Азот восстанавливается при этом до степеней окисления от +4 до −3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты . При этом работает правило: чем меньше концентрация кислоты и выше активность металла, тем больше электронов получает азот, и тем более восстановленные продукты образуются .

Некоторые закономерности позволят верно определять основной продукт восстановления металлами азотной кислоты в реакции:

• при действии очень разбавленной азотной кислоты на металлы образуется, как правило, нитрат аммония NH 4 NO 3 ;

Например , взаимодействие цинка с очень разбавленной азотной кислотой:

4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

• концентрированная азотная кислота на холоде пассивирует некоторые металлы — хром Cr, алюминий Al и железо Fe . При нагревании или разбавлении раствора реакция идет;

пассивация металлов — это перевод поверхности металла в неактивное состояние за счет образования на поверхности металла тонких слоев инертных соединений, в данном случае преимущественно оксидов металлов, которые не реагируют с концентрированной азотной кислотой

• азотная кислота не реагирует с металлами платиновой подгруппы — золотом Au, платиной Pt, и палладием Pd;

• при взаимодействии концентрированной кислоты с неактивными металлами и металлами средней активности азотная кислота восстанавливается до оксида азота (IV) NO 2 ;

Например , окисление меди концентрированной азотной кислотой:

Cu+ 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

• при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с активными металлами образуется оксид азота (I) N 2 O ;

Например , окисление натрия концентрированной азотной кислотой :

Na+ 10HNO 3 = 8NaNO 3 + N 2 O + 5H 2 O

• при взаимодействии разбавленной азотной кислоты с неактивными металлами (в ряду активности правее водорода) кислота восстанавливается до оксида азота (II) NO ;
• при взаимодействии разбавленной азотной кислоты с металлами средней активности образуется либо оксид азота (II) NO, либо оксид азота N 2 O, либо молекулярный азот N 2 — в зависимости от дополнительных факторов (активность металла, степень измельчения металла, степень разбавления кислоты, температура).
• при взаимодействии разбавленной азотной кислоты с активными металлами образуется молекулярный азот N 2 .

Для приближенного определения продуктов восстановления азотной кислоты при взаимодействии с разными металлами я предлагаю воспользоваться принципом маятника. Основные факторы, смещающие положение маятника: концентрация кислоты и активность металла. Для упрощения используем 3 типа концентраций кислоты: концентрированная (больше 30%), разбавленная (30% или меньше), очень разбавленная (меньше 5%). Металлы по активности разделим на активные (до алюминия), средней активности (от алюминия до водорода) и неактивные (после водорода). Продукты восстановления азотной кислоты располагаем в порядке убывания степени окисления:

NO 2 ; NO; N 2 O; N 2 ; NH 4 NO 3

Чем активнее металл, тем больше мы смещаемся вправо. Чем больше концентрация или меньше степень разбавления кислоты, тем больше мы смещаемся влево.

Например , взаимодействуют концентрированная кислота и неактивный металл медь Cu. Следовательно, смещаемся в крайнее левое положение, образуется оксид азота (IV), нитрат меди и вода.

Взаимодействие металлов с серной кислотой

Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, как обычная минеральная кислота. Т.е. взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду электрохимических напряжений до водорода . Окислителем здесь выступают ионы H + , которые восстанавливаются до молекулярного водорода H 2 . При этом металлы окисляются, как правило, до минимальной степени окисления.

Например :

Fe + H 2 SO 4(разб) = FeSO 4 + H 2

взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений как до, так и после водорода.

H 2 SO 4 (конц) + металл = соль металла + продукт восстановления серы (SO 2 , S, H 2 S) + вода

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с металлами образуются соль металла (в устойчивой степени окисления), вода и продукт восстановления серы — сернистый газ S +4 O 2 , молекулярная сера S либо сероводород H 2 S -2 , в зависимости от степени концентрации, активности металла, степени его измельчение, температуры и т.д. При взаимодействии концентрированной серной кислоты с металлами молекулярный водород не образуется!

Основные принципы взаимодействия концентрированной серной кислоты с металлами:

1. Концентрированная серная кислота пассивирует алюминий, хром, железо при комнатной температуре, либо на холоду;

2. Концентрированная серная кислота не взаимодействует с золотом, платиной и палладием ;

3. С неактивными металлами концентированная серная кислота восстанавливается до оксида серы (IV).

Например , медь окисляется концентрированной серной кислотой :

Cu 0 + 2H 2 S +6 O 4(конц) = Cu +2 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O

4. При взаимодействии с активными металлами и цинком концентрированная серная кислота образует серу S либо сероводород H 2 S 2- (в зависимости от температуры, степени измельчения и активности металла).

Например , взаимодействие концентрированной серной кислоты с цинком :

8Na 0 + 5H 2 S +6 O 4(конц) → 4Na 2 + SO 4 + H 2 S — 2 + 4H 2 O

Пероксид водорода

Пероксид водорода H 2 O 2 содержит кислород в степени окисления -1. Такой кислород может и повышать, и понижать степень окисления. Таким образом, пероксид водорода проявляет и окислительные, и восстановительные свойства.

При взаимодействии с восстановителями пероксид водорода проявляет свойства окислителя, и восстанавливается до степени окисления -2. Как правило, продуктом восстановления пероксида водорода является вода или гидроксид-ион, в зависимости от условий проведения реакции. Например:

S +4 O 2 + H 2 O 2 -1 → H 2 S +6 O 4 -2

При взаимодействии с окислителями перекись окисляется до молекулярного кислорода (степень окисления 0): O 2 . Например :

2KMn +7 O 4 + 5H 2 O 2 -1 + 3H 2 SO 4 → 5O 2 0 + 2Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

1 . C + HNO 3 = CO 2 + NO + H 2 O

2. H 2 S + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

3. V 2 O 5 + Ca = CaO + V

4. Mn 2 O 3 + Si = SiO 2 + Mn

5. TiCl 4 + Mg = MgCl 2 + Ti

6. P 2 O 5 + C = P + CO

7. KClO 3 + S = KCl + SO 2

8. H 2 S + HNO 3 = S + NO 2 + H 2 O

9. KNO 2 + KClO 3 = KCl + KNO 3

10. NaI + NaIO 3 + H 2 SO 4 = I 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O

11. Na 2 S 2 O 3 + Br 2 + NaOH = Na Br + Na 2 SO 4 + H 2 O

12. Mn(NO 3) 2 + NaBiO 3 + HNO 3 = HMnO 4 + Bi(NO 3) 3 + NaNO 3 + H 2 O

13. Cr 2 O 3 + Br 2 + NaOH = Na 2 CrO 4 + NaBr + H 2 O

14. HCl + KMnO 4 = MnCl 2 + Cl 2 + KCl + H 2 O

15. KBr + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Br 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

16. Cu + H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

17. Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 S + H 2 O

18. K + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + S + H 2 O

19. Ag + HNO 3 = AgNO 3 + NO 2 + H 2 O

20. Cu + HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + NO + H 2 O

21. Ca + HNO 3 = Ca(NO 3) 2 + N 2 O + H 2 O

22. Zn + HNO 3 =Zn(NO 3) 2 + N 2 + H 2 O

23. Mg + HNO 3 = Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O

24. Na 2 SO 3 + KMnO 4 + KOH = Na 2 SO 4 + K 2 MnO 4 + H 2 O

25. K 2 S + KMnO 4 + H 2 SO 4 = S + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

26. Zn + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

27. SnSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Sn(SO 4) 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

28. NaI + KMnO 4 + KOH = I 2 + K 2 MnO 4 + NaOH

29. S + KClO 3 + H 2 O = Cl 2 + K 2 SO 4 + H 2 SO 4

30. Na 2 SO 3 + KIO 3 + H 2 SO 4 = I 2 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

31. HNO 3 = NO 2 + O 2 + H 2 O

32. Cu(NO 3) 2 = CuO + NO 2 + O 2

33. NH 4 NO 3 = N 2 O + H 2 O

34. KNO 3 = KNO 2 + O 2

35. KClO 3 = KCl + O 2

36. KClO = KCl + O 2

37. HNO 2 = HNO 3 + NO + H 2 O

38. K 2 MnO 4 + CO 2 = KMnO 4 + MnO 2 + K 2 CO 3

39. KClO 3 = KClO 4 + KCl

40. Cl 2 + KOH = KCl + KClO 3 + H 2 O

41. KClO = KCl + KClO 3

42. S + KOH = K 2 S + K 2 SO 3 + H 2 O

43. Na 2 SO 3 = Na 2 S + Na 2 SO 4

44. H 2 C 2 O 4 + KMnO 4 = CO 2 + K 2 CO 3 + MnO 2 + H 2 O

45. CH 3 OH+K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 = HCOOH+Cr 2 (SO 4) 3 +K 2 SO 4 +H 2 O

46. C 12 H 22 O 11 +K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = CO 2 + Cr 2 (SO 4) 3 +K 2 SO 4 +H 2 O

47. CH 2 O+KMnO 4 +H 2 SO 4 = HCOOH+MnSO 4 +K 2 SO 4 + H 2 O

48. Mn 3 O 4 + Al = Al 2 O 3 + Mn

49. Fe 3 O 4 + H 2 = FeO + H 2 O

50. NaN 3 = Na + N 2

51. Na 2 S 4 O 6 +KMnO 4 +HNO 3 =Na 2 SO 4 +H 2 SO 4 +Mn(NO 3) 2 +KNO 3 +H 2 O

52. Mn 3 O 4 + KClO 3 + K 2 CO 3 = K 2 MnO 4 + KCl + CO 2

53. As 2 S 3 + HNO 3 = H 3 AsO 4 + SO 2 + NO 2 + H 2 O

54. KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

55. Cu 2 S + O 2 + CaCO 3 = CuO + CaSO 3 + CO 2

56. FeCl 2 + KMnO 4 + HCl = FeCl 3 + Cl 2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O

57. Pb(NO 3) 2 = PbO + NO 2 + O 2

58. KNO 2 + KI + H 2 SO 4 = I 2 + NO + K 2 SO 4 + H 2 O

59. KMnO 4 + NO + H 2 SO 4 = MnSO 4 + NO 2 + K 2 SO 4 + H 2 O

60. CuO + NH 3 = Cu + N 2 + H 2 O

61. Cl 2 + Br 2 + KOH = KCl + KBrO 3 + H 2 O

62. NH 3 + KMnO 4 + KOH = KCl + K 2 MnO 4 + H 2 O

63. Ti 2 (SO 4) 3 + KClO 3 + H 2 O = TiOSO 4 + KCl + H 2 SO 4

64. Fe(NO 3) 2 + MnO 2 + HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + Mn(NO 3) 2 + H 2 O

65. KCNS+K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 =Cr 2 (SO 4) 3 +SO 2 +CO 2 +NO 2 +K 2 SO 4 +H 2 O

66. CuFeS 2 +HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + Fe(NO 3) 3 + H 2 SO 4 + NO + H 2 O

67. H 2 O 2 + HI = I 2 + H 2 O

68. H 2 O 2 + HIO 3 = I 2 + O 2 + H 2 O

69. H 2 O 2 + KMnO 4 + HNO 3 = Mn(NO 3) 2 + O 2 + KNO 3 + H 2 O

70. H 2 O 2 + CrCl 3 + KOH = K 2 CrO 4 + KCl + H 2 O

71. H 2 O 2 + H 2 S = H 2 SO 4 + H 2 O

Варианты заданий

101. Реакции №№ 1, 26, 51,

102. Реакции №№ 2, 27, 52,

103. Реакции №№ 3, 28, 53,

104. Реакции №№ 4, 29, 54,

105. Реакции №№ 5, 30, 55,

106. Реакции №№ 6, 31, 56,

107. Реакции №№ 7, 32, 57,

108. Реакции №№ 8, 33, 58,

109. Реакции №№ 9, 34, 59,

110. Реакции №№ 10, 35, 60,

111. Реакции №№ 11, 36, 61,

112. Реакции №№ 12, 37, 62,

113. Реакции №№ 13, 38, 63,

114. Реакции №№ 14, 39, 64,

115. Реакции №№ 15, 40, 65,

116. Реакции №№ 16, 41, 66,

117. Реакции №№ 17, 42, 67,

118. Реакции №№ 18, 43, 68,

119. Реакции №№ 19, 44, 69,

120. Реакции №№ 20, 45, 70,

121. Реакции №№ 21, 46, 71,

122. Реакции №№ 22, 47, 62,

123. Реакции №№ 23, 48, 64,

124. Реакции №№ 24, 49, 66,

125. Реакции №№ 25, 50, 38.

6. ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

(задачи №№ 126 – 150).

Литература :

Для выполнения заданий можно воспользоваться данными таблицы 1 приложения.

Варианты заданий

126. Чему равна энтальпия образования пентана С 5 Н 12 , если при сгорании 24 г пентана выделилось 1176,7 кДж теплоты?

127. Сколько теплоты выделится при сжигании 92 г этилового спирта С 2 Н 5 ОН ?

128. Вычислить тепловой эффект образования 156 г бензола С 6 Н 6 , если его энтальпия горения DН гор = - 3267,5 кДж/моль?

129. При сгорании 1 л ацетилена С 2 Н 2 выделяется 58,2 кДж теплоты. Вычислить энтальпию горения ацетилена.

130. Вычислить тепловой эффект образовании 20 г толуола С 7 Н 8 , если его энтальпия горения DН гор = - 3912,3 кДж/моль?

131. Чему равна энтальпия образования гексана С 6 Н 14 , если при сгорании 43 г гексана выделилось 2097,4 кДж теплоты?

132. Сколько теплоты выделится при сжигании 11 г этилацетата СН 3 СООС 2 Н 5 ?

133. Вычислить тепловой эффект образования 1 моль циклопентана С 5 Н 10 , если его энтальпия горения DН гор = - 3290 кДж/моль?

134. При сгорании 267 г антрацена С 14 Н 10 выделяется 10601,2 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования антрацена.

135. При сгорании 1 л паров метанола СН 3 ОН выделилось 32,3 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования метанола. Условия стандартные.

136. Вычислить тепловой эффект образования 1 м 3 пропана С 3 Н 8

137. Чему равна энтальпия образования пентана С 5 Н 12 , если при сгорании 12 г пентана выделилось 588,35 кДж теплоты?

138. Сколько теплоты выделится при сжигании 84 г этилена С 2 Н 4 ?

139. Вычислить тепловой эффект образования 156 г этана С 2 Н 6

140. Сколько теплоты выделится при сжигании 10 л метана СН 4 ? Условия нормальные.

141. При сгорании 10 л бутана С 4 Н 10 выделилось 1191 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования бутана. Условия стандартные.

142. Вычислить тепловой эффект образования 100 л пропана С 3 Н 8 , если его энтальпия горения DН гор = - 2223,2 кДж/моль?

143. При сгорании 1 л бутана С 4 Н 10 выделилось 119,1 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования бутана. Условия нормальные.

144. Вычислить тепловой эффект образования 200 л пропанола С 3 Н 7 ОН , если его энтальпия горения DН гор = - 2010,4 кДж/моль?

145. Сколько теплоты выделится при сжигании 1 кг оксида углерода (II) СО ?

146. Вычислить тепловой эффект образования 15 г этана С 2 Н 6 , если его энтальпия горения DН гор = - 1560 кДж/моль?

147. При сгорании 30,8 г дифенила С 12 Н 10 выделяется 124,98 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования дифенила.

148. Сколько теплоты выделится при сжигании 1 м 3 ацетилена С 2 Н 2 ? Условия нормальные.

149. При сгорании 184 г этилового спирта С 2 Н 5 ОН выделяется 4482,7 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования этилового спирта.

150. Сколько теплоты выделится при сжигании 100 кг угля С ?

7. РАСЧЕТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ

ФУНКЦИЙ СОСТОЯНИЯ

(задачи №№ 151 – 175).

Литература :

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - Л.: Химия, 1986, гл. 6, с.158-162, 182-191.

2. Кожевникова Н.Ю., Коробейникова Е.Г., Кутуев Р.Х., Малинин В.Р., Решетов А.П. "Общая химия". Учебное пособие. - Л.: СПбВПТШ, 1991, тема 6, с.40-53.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Л.: Химия, 1987, гл 5, с. 73-88, приложение № 5.

4. Коробейникова Е.Г., Кожевникова Н.Ю. "Сборник задач и упражнений по общей химии" ч. 2. Энергетика химических реакций. Химическая кинетика. - Л.: СПбВПТШ, 1991, с.2-14.

Варианты заданий

151. Докажите расчетами возможность окисления кислорода фтором при 10 0 С:

0,5О 2 + F 2 = ОF 2 .

152. Определите возможность протекания в газовой фазе следующей реакции при 30 0 С: Н 2 + С 2 Н 2 = С 2 Н 4 .

153. Докажите расчетами, что при стандартных условиях и при 200 0 С

реакция 0,5N 2 + O 2 = NO 2 невозможна.

154. Вычислите, при какой температуре начнется реакция тримеризации ацетилена:

3С 2 Н 2 (г) = С 6 Н 6 (ж) .

155. При какой температуре возможно протекание следующей реакции:

H 2 S + 0,5O 2 = SO 2 + H 2 O (г) ?

156. Установите возможность (или невозможность) самопроизвольного протекания следующей реакции при температуре 100 0 С:

С 2 Н 4 = Н 2 + С 2 Н 2 .

С 2 Н 4 = Н 2 + С 2 Н 2 ?

158. При какой температуре начнется окисление железа по реакции:

Fe + 0,5O 2 = FeO ?

159. Вычислите, при какой температуре возможно протекание следующей реакции:

2СН 4 = С 2 Н 2 + 3Н 2 .

160. Определите, при какой температуре начинается реакция восстановления оксида кальция углем:

СаО + 3С = СаС 2 + СО.

161. Определите пожарную опасность контакта сероуглерода и кислорода при –20 0 С, если реакция протекает по уравнению:

CS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2 .

162. Возможно ли при 200 0 С протекание следующей реакции:

СО + 0,5О 2 = СО 2 ?

163. Вычислите, при какой температуре реакция горения водорода в кислороде пойдет в обратном направлении.

164. При какой температуре протекание реакции

Al + 0,75O 2 =0,5Al 2 O 3 невозможно?

СО 2 + Н 2 = СН 4 + Н 2 О (ж) .

167. При какой температуре возможно протекание следующей реакции:

С 2 Н 4 + Н 2 О (ж) = С 2 Н 5 ОН ?

168. При какой температуре начнется разложение воды на водород и кислород?

4HCl + O 2 = 2H 2 O (г) + 2Cl 2 ?

170. Определите возможность протекания следующей реакции при 40 0 С:

2С + 0,5О 2 + 3Н 2 = С 2 Н 5 ОН .

171. При какой температуре наступит равновесие в системе:

СО + 2Н 2 = СН 3 ОН ?

172. Определите возможность самопроизвольного протекания реакции при 50 0 С:

С + СО 2 = 2СО .

173. Возможно ли при 400 0 С самопроизвольное протекание реакции

H 2 + Cl 2 = 2HCl .

175. Возможно ли при температуре 100 0 С протекание следующей реакции:

СН 4 = С + 2Н 2 ?

8. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

(задачи №№ 176 – 200).

Литература :

Варианты заданий

176. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 0 скорость реакции возрастет в 15,6 раза?

177. Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 , чтобы скорость реакции возросла в 100 раз?

178. Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО 2 + С , чтобы скорость прямой реакции увеличилась в 4 раза?

179. Во сколько раз следует увеличить давление, чтобы скорость образования NO по реакции 2NO + O 2 = 2NO 2 возросла в 1000 раз?

180. Написать уравнение скорости реакции горения угля (С ) в кислороде и определить, во сколько раз увеличится скорость реакции:

а) при увеличении концентрации кислорода в 3 раза;

б) при замене кислорода воздухом.

181. На сколько градусов следует повысить температуру системы, чтобы скорость протекающей в ней реакции возросла в 30 раз, если температурный коэффициент скорости реакции равен 2,5?

182. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 , если объем газовой смеси увеличится в 4 раза?

183. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2. Как изменится скорость реакции при повышении температуры на 40 0 ?

184. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:

а) S (кр) + O 2 = SO 2 б) 2SO 2 + O 2 = 2SO 3 .

Как изменится скорость этих реакций, если объем каждой из систем уменьшить в 4 раза?

185. Вычислить, во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, N 2 + 3H 2 = 2NH 3 , если

а) давление системы уменьшить в 2 раза;

б) увеличить концентрацию водорода в 3 раза?

186. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при понижении температуры на 30 0 , если температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

187. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции

СО + Сl 2 = СОСl 2 , если

концентрацию СО увеличить от 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию Cl 2 уменьшить от 0,06 до 0,02 моль/л?

189. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 140 до 170 0 ?

190. Реакция протекает по уравнению СО (г) + S (тв) = СОS (тв)

а) уменьшить концентрацию СО в 5 раз;

б) уменьшить объем системы в 3 раза?

191. Во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 150 до 180 0 ? Температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

192. Реакция протекает по уравнению: NH 3 + CO 2 +H 2 O = NH 4 HCO 3 . Как изменится скорость прямой реакции, если

а) увеличить объем системы в 3 раза;

б) уменьшить концентрацию аммиака и паров воды в 2 раза?

193. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при понижении температуры на 40 0 , если температурный коэффициент скорости реакции равен 3?

194. Как изменится скорость прямой реакции

2СН 4 + О 2 + 2Н 2 О (г) = 2СО 2 + 6Н 2 , если

а) уменьшить концентрацию метана и кислорода в 3 раза;

б) уменьшить объем системы в 2 раза?

195. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2. Как изменится скорость реакции при повышении температуры на 30 0 .

196. Реакция идет по уравнению 2СН 4 + О 2 = 4Н 2 + 2СО .

Как изменится скорость обратной реакции, если

а) уменьшить объем системы в 4 раза;

б) увеличить концентрацию водорода в 2 раза?

197. Во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 70 0 С, если температурный коэффициент скорости реакции равен 2?

198. Реакция идет по уравнению: Cl 2 O (г) + Н 2 О (г) = 2НСlО (ж) .

Концентрация исходных веществ составляет = 0,35 моль/л и

=1,3 моль/л. Как изменится скорость прямой реакции, если изменить концентрации веществ до 0,4 моль/л и 0,9 моль/л соответственно?

199. Вычислить, во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 130 до 90 0 С. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

200. Как изменится скорость обратной реакции, протекающей в газовой фазе по уравнению: 2N 2 O 5 = 4NO 2 + O 2 , если

а) уменьшить концентрацию NO 2 в 2 раза;

б) уменьшить давление в системе в 3 раза?

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

(задачи №№ 201 – 225).

Литература :

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - Л.: Химия, 1986, гл. 6, с.163-181.

2. Кожевникова Н.Ю., Коробейникова Е.Г., Кутуев Р.Х., Малинин В.Р., Решетов А.П. "Общая химия". Учебное пособие. - Л.: ЛВПТШ, 1991, тема 7, с.54-65.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Л.: Химия, 1987, гл 5, с. 89-105.

4. Коробейникова Е.Г., Кожевникова Н.Ю. "Сборник задач и упражнений по общей химии" ч. 2. Энергетика химических реакций. Химическая кинетика. - Л.: ЛВПТШ, 1991, с.15-31.

Варианты заданий

201. Как изменится скорость реакции:

2 NO (г) + O 2 (г) « 2NO 2(г)

если увеличить объем реакционного сосуда в четыре раза?

202. В каком направлении произойдет смещение равновесия системы:

Н 2 (г) + 2 S (тв) « 2 H 2 S (г) Q = 21,0 кДж,

б) увеличить концентрацию водорода?

203. В каком направлении сместится равновесие в системах:

а) CO (г) + Cl 2(г) « COCl 2 (г) ,

б) Н 2(г) + I 2(г) « 2HI (г),

если при неизменной температуре уменьшить давление путем увеличения объема газовой смеси?

204. В каком направлении произойдет смещение равновесия в системе:

2 СО (г) « СО 2(г) + С (тв) Q = 171 кДж,

если а) понизить температуру системы,

б) понизить давление в системе?

205. Во сколько раз изменится скорость реакции

2 А + В « А 2 В,

если концентрацию вещества А увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества В уменьшить в 2 раза?

206. В каком направлении произойдет смещение равновесия в системе:

2 SO 3(г) « 2 SO 2(г) + O 2(г) Q = - 192 кДж,

если а) повысить температуру системы,

б) понизить концентрацию SO 2 ?

207. Во сколько раз следует увеличить концентрацию вещества В 2 в системе

2 А 2(г) + В 2(г) « 2 А 2 В (г) , чтобы при уменьшении концентрации вещества А 2 в 4 раза скорость прямой реакции не изменилась?

208. В каком направлении произойдет смещение равновесия в системе:

СОСl 2(г) « CO (г) + Cl 2(г) ,

если а) повысить давление в системе,

б) увеличить концентрацию СОСl 2 ?

209. Как изменится скорость реакции:

2 NO (г) + O 2(г) « 2 NO 2(г) ,

если а) увеличить давление в системе в 3 раза,

б) уменьшить объем системы в 3 раза,

в) повысить концентрацию NO в 3 раза?

210. В каком направлении произойдет смещение равновесия в системе:

CO (г) + Cl 2(г) « COCl 2(г) ,

если а) увеличить объем системы,

б) увеличить концентрацию СО ?

211. В каком направлении произойдет смещение равновесия в системе:

2 N 2 O 5(г) « 4 NO 2(г) + 5 O 2(г),

если а) увеличить концентрацию О 2 ,

б) расширить систему?

212. Выведите уравнение константы химического равновесия для реакции: MgO (тв) + CO 2(г) « MgCO 3(тв) Q > 0.

Какими способами можно сместить химическое равновесие этой реакции влево?

213. Как изменятся скорости прямой и обратной реакции и в какую сторону сместится равновесие в системе А (г) + 2 В (г) « АВ 2(г) , если увеличить давление всех веществ в 3 раза?

214. При состоянии равновесия в системе:

N 2(г) + 3 H 2(г) « 2 NH 3(г) Q = 92,4 кДж

определить, в каком направлении сместится равновесие

а) с ростом температуры,

б) при уменьшении объема реакционного сосуда?

215. В каком направлении произойдет смещение равновесия в системе:

CO 2(г) + Н 2 O (г) « H 2 CO 3(тв) +Q,

при а) расширении системы,

б) при увеличении концентрации углекислого газа?

216. Как изменится скорость прямой и обратной реакции в системе:

2 SO 2(г) + O 2(г) « SO 3(г) ,

если уменьшить объем реактора в 2 раза? Повлияет ли это на равновесие в системе?

217. Указать, какими изменениями концентраций реагирующих веществ можно сместить вправо равновесие реакции:

СО 2(г) + С (тв) « 2 CO (г) .

218. При каких условиях равновесие реакции:

4 Fe (тв) + 3 O 2(г) « 2 Fe 2 O 3 (тв) ,

будет смещаться в сторону разложения оксида?

219. Обратимая реакция протекает в газовой фазе и в уравнении прямой реакции сумма стехиометрических коэффициентов больше, чем в уравнении обратной. Как будет влиять на равновесие в системе изменение давления? Объясните.

220. Какие условия будут способствовать большему выходу В по реакции: 2 А (г) + Б 2(г) « 2В (г) , Q =100 кДж.

221. Метанол получается в результате реакции:

CO (г) + 2 Н 2 (г) « CH 3 OH (ж) Q = 127,8 кДж.

Как будет смещаться равновесие при повышении

а) температуры,

б) давления?

222. Как повлияет на выход хлора в системе:

4 HCl (г) + О 2(г) « 2 Cl 2(г) + 2 Н 2 О (ж) , Q = 202,4 кДж,

а) повышение температуры в системе,

б) уменьшение общего объема смеси,

в) уменьшение концентрации кислорода,

г) увеличение общего объема реактора,

д) введение катализатора?

223. В каком направлении сместятся равновесия в системах:

1) 2 CO (г) + О 2(г) « 2 CO 2 (г) , Q = 566 кДж,

2) = - 180 кДж,

если а) понизить температуру,

б) повысить давление?

224. В каком направлении сместятся равновесия в системах:

1) 2 CO (г) + О 2(г) « 2 CO 2(г) , Q = 566 КДж,

2) N 2(г) + О 2(г) « 2 NO (г) , Q = - 180 кДж,

если а) повысить температуру,

б) понизить давление?

225. Как повлияет на равновесие в следующeй реакции:

CaCO 3(тв) « CaO (тв) + СО 2(г) , Q = - 179 кДж,

а) повышение давления,

б) повышение температуры?

Контрольная работа №3

Вариант 1

Mg + HNO 3 = NH 4 NO 3 + Mg(NO 3) 2 + H 2 O

H 2 S + H 2 O 2 = H 2 SO 4 + H 2 O

2. Из четырех металлов Ag, Cu, Al, Sn выберите те пары, которые дают наименьшую и наибольшую ЭДС в составленных из них гальванических элементов.

3. Рассчитайте чему равен потенциал цинкового электрода, опущенного в раствор с концентрацией сульфата цинка 0,01 моль/л при температуре 25 градусов.

Контрольная работа №3

Вариант 2

1. С помощью метода полуреакций подберите коээфициенты в следующих окислительно-восстановительных реакциях. Укажите окислитель и восстановитель.

H 2 MnO 4 = HMnO 4 + H 2 O

AgNO 3 = Ag + NO 2 + O 2

2. На основании схем двух гальванических элементов Ni | Ni 2+ || 2H + | H 2 (Pt) и Bi | Bi 3+ || 2H + | H 2 (Pt) напишите уравнения химических реакций, на основе которых они работают. Рассчитайте ЭДС этих элементов.

3. Вычислить ЭДС гальванического элемента Ni| Ni 2+ || Co 2+ | Co, если = 0.001 моль/л, а = 0,1 моль/л

Контрольная работа №3

Вариант 3

S + HNO 3 = H 2 SO 4 + NO + H 2 O

H 2 O 2 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = O 2 + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + H 2 O

2. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из алюминия и меди. Напишите принцип его работы и рассчитайте ЭДС при концентрациях растворов 1 моль/л и температуре 298 К.

3. Вычислить ЭДС концентрационного элемента, составленного из двух водородных электродов, погруженных в растворы кислот с рН = 2 и рН = 4

Контрольная работа №3

Вариант 4

1. С помощью метода полуреакций подберите коэффициенты в следующих окислительно-восстановительных реакциях. Укажите окислитель и восстановитель

HClO + H 2 O 2 = HCl + O 2 + H 2 O

CrO 3 + HCl = Cl 2 + CrCl 3 + H 2 O

2. На основании схем гальванических элементов напишите уравнения химических реакций, на основе которых они работают. Рассчитайте ЭДС.

Li | Li + || Ag + | Ag ; Co| Co 2+ || Au 3+ | Au

3. Вычислить значение электродного потенциала водорода в воде, в 0,05 молярном растворе серной кислоты и 0,05 молярном растворе гидроксида калия.

Контрольная работа №3

Вариант 5

1. С помощью метода полуреакций подберите коэффициенты в следующих окислительно-восстановительных реакциях. Укажите окислитель и восстановитель

PH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = H 3 PO 4 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O

KMnO 4 + MnSO 4 + H 2 O = MnO 2 + KOH + H 2 SO 4

2. Можно ли сконструировать гальванический элемент, если а) оба различных металла опустить в раствор одной и той же соли; б) оба одинаковых металла опустить в раствор одной и той же соли. Ответ обоснуйте.

3. Какой концентрации необходимо взять раствор сульфата кадмия, для того, чтобы электродный потенциал кадмия стал равным стандартному электродному потенциалу железа

Контрольная работа №3

Вариант 6

1. С помощью метода полуреакций подберите коэффициенты в следующих окислительно-восстановительных реакциях. Укажите окислитель и восстановитель

Ca(OH) 2 + I 2 = Ca(IO 3) 2 + CaI 2 + H 2 O

MgI 2 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 = MgSO 4 + I 2 + H 2 O

2. Составить ионные и молекулярные уравнения химических реакций отвечающие окислительно-восстановительным цепям: Zn| Zn 2+ || Cu 2+ | Cu ;

(Pt) H 2 |2H + || Hg 2+ | Hg ; Sn | Sn 2+ || 2H + | H 2 (Pt); Mg | Mg 2+ || Ni 2+ | Ni

3. Вычислить ЭДС гальванического элемента при 298 К, состоящего их водородного и хлорсеребрянного электродов, опущенных в раствор содержащий по 0,3 г. уксусной кислоты и ацетата натрия в 0,5 л раствора. Стандартный потенциал хлорсеребрянного электрода = 0,238 В

Контрольная работа №3

Вариант 7

С помощью метода полуреакций подберите коэффициенты в следующих окислительно-восстановительных реакциях. Укажите окислитель и восстановитель

NaBr + NaBrO 3 + H 2 SO 4 = Br 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O

Ni(OH) 3 + HCl = Cl 2 + NiCl 2 + H 2 O

2. Используя значения стандартных электродных потенциалов, оценить в каком направлении будут протекать следующие окислительно-восстановительные реакции:

Fe + CdSO 4 = Cd + FeSO 4 Zn + CdSO 4 = ZnSO 4 + Cd

3. Для измерения рН сока поджелудочной железы была составлена гальваническая цепь из водородного и каломельного (насыщенного) электродов. Измеренная при 30градусах ЭДС составила 0,7 В. Вычислите рН сока поджелудочной железы если стандартный потенциал каломельного электрода = 0,241 В.

Контрольная работа №3

Рассмотрите приведённые ниже схемы уравнений реакций. В чём их существенное отличие? Изменились ли степени окисления элементов в этих реакциях?

В первом уравнении степени окисления элементов не изменились, а во втором изменились – у меди и железа .

Вторая реакция относится к окислительно-восстановительным.

Реакции, в результате которых изменяются степени окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ и продуктов реакции, называют окислительно-восстановительными реакциями (ОВР).

СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ.

Существуют два метода составления окислительно - восстановительных реакций - метод электронного баланса и метод полуреакций. Здесь мы рассмотрим метод электронного баланса .
В этом методе сравнивают степени окисления атомов в исходных веществах и в продуктах реакции, при этом руководствуемся правилом: число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, присоединённых окислителем.
Для составления уравнения надо знать формулы реагирующих веществ и продуктов реакции. Рассмотрим этот метод на примере.

Основные положения теории окислительно-восстановительных реакций

1. Окислением называется процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом .

Например:

Al – 3e - = Al 3+

Fe 2+ - e - = Fe 3+

H 2 – 2e - = 2H +

2Cl - - 2e - = Cl 2

При окислении степень окисления повышается .

2. Восстановлением называется процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом .

Например:

S + 2е - = S 2-

Сl 2 + 2е- = 2Сl -

Fe 3+ + e - = Fe 2+

При восстановлении степень окисления понижается .

3. Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны называются восстановителями . Во время реакции они окисляются .

Ато­мы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями . Во время реакции они восстанавливаются .

Так как атомы, молекулы и ионы входят в состав определенных веществ,то и эти вещества соответственно называются восстановителями или окислителями .

4. Окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов - окисления и восстановле­ния.

Число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем .

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1 Окислительно-восстановительные реакции

Тренажёр №2 Метод электронного баланса

Тренажёр №3 Тест «Окислительно-восстановительные реакции»

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Определите степень окисления атомов химических элементов по формулам их соединений: H 2 S , O 2 , NH 3 , HNO 3 , Fe , K 2 Cr 2 O 7

№2. Определите, что происходит со степенью окисления серы при следующих переходах:

А) H 2 S → SO 2 → SO 3

Б) SO 2 → H 2 SO 3 → Na 2 SO 3

Какой можно сделать вывод после выполнения второй генетической цепочки?

На какие группы можно классифицировать химические реакции по изменения степени окисления атомов химических элементов?

№3. Расставьте коэффициенты в УХР методом электронного баланса, укажите процессы окисления (восстановления), окислитель (восстановитель); запишите реакции в полном и ионном виде:

А) Zn + HCl = H 2 + ZnCl 2

Б) Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

№4. Данысхемыуравненийреакций:
СuS + HNO 3 (разбавленная) = Cu(NO 3) 2 + S + NO + H 2 O

K + H 2 O = KOH + H 2
Расставьте коэффициенты в реакциях используя метод электронного баланса.
Укажите вещество - окислитель и вещество - восстановитель.

Cl2+H20 -> HCL+O2
2. При взаимодействии (при н.у) хлора с водородом образовалось 11,2 л хлороводорода. Вычислите массу и число молей веществ,вступивших в реакцию
3. Запишите уравнения соответствующих реакций:
C -> CO2 -> Na2CO3 -> CO2 -> CaCO3
4. Рассчитайте массовую долю раствора поваренной соли (NaCl), если в 200 г раствора содержится 16 г соли.
5. Запишите уравнения соответствующих реакций:
P->P2O5->H3PO4->Ca(PO4)2->Ca(OH)2
6. Какой объем кислорода (н.у) необходим для полного сжигания 5 м3 метана CH4?
7. Запишите уравнения соответствующих реакций:
Fe->Fe2O3->FeCl3->Fe(OH)3->Fe(SO4)3
8. При взаимодействии хлора с водородом при н.у образовалась 8,96 л хлороводорода.Вычислите массы и количества веществ (моль), вступивших в реакцию.
9. Найдите коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель в уравнении:
MnO2+HCl->Cl2+MnCl2+H2O
10. Рассчитайте массовые доли (%) элементов,входящих в состав гидроксида алюминия.
11. Вычислите массу и число молей вещества, образовавшегося при взаимодействии Ca с 16 г кислорода.
12. Составить электронную и графическую формулу элемента № 28. Охарактеризовать элемент и его соединения
13. При взаимодействии кальция с 32 г кислорода получилось 100 г оксида кальция. Вычислите выход продукта реакции.
14. Запишите уравнения, описывающие основные типы химических реакций
15. Вычислите объем, который занимают 64 г кислорода при н.у

2.Дайте характеристику реакции:

CO₂+C<>2CO-Q по всем изученным признакам классификации. Рассмотрите условия смещения химического равновесия вправо.

3.В схеме ОВР расставьте коэффициенты методом электронного баланса,укажите окислитель и восстановитель:

Zn+H₂So₄(конц)>ZnSo₄+H₂S+H₂O.

Определите количетсво вещества сульфата калия,Полученного при сливании растворов,содержащих 2 моль серной кислоты и 5 моль гидроксида калия.

восстановитель.

а) Cu + Cl2 = CuCl2

б) CuCl2 + 2KOH = Cu (OH)2 + 2KCl

в) Cu SO4 + Fe = FeSO4 + Cu

г) CuO + H2 = Cu + H2O

д) CuO + 2HCl = CuCl + H2O

2) Укажите окислитель и востановитель и определите, к какому типу относятся окислительно - восстановительные реакции:

а) 2Al + 6HCl = 2AlCl + 3H2

б) 2K ClO3 = 2KCl + O2

в) 2FeO3 + CO = 2Fe3O4 + CO2

г) NH4NO3 = N2O + 2H2O

д) 3S + 6 KOH = 2K2S + KSO3 + 3H2O

окисления(с примерами веществ);высший оксид,его характер;водородное соединение.
2)Даны следующие вещества: F2,NaF,HF.Напишите названия этих веществ и определите тип химической связи.Покажите направление смещения электронной плотности (электроотрицательности),если она смещена;ответ мотивируйте. Составьте электронные формулы для этих веществ.
3) Над стрелками укажите количество электронов, отданных или принятых атомами химических элементов. В каждом случае укажите является химический элемент окислителем или восстановителем,S(0)=S(+4),O (-1) = O (-2), Cr(+6)=Cr(+3),N(+2)=N(+5),Mn(+7)=Mn(+4).
4)Преобразуйте данные схемы в уравнения реакций, составьте схемы электронного баланса, расставьте коэффициенты, укажите окислитель и восстановитель:
NH3 + O2 = NO + H2O
K + HNO3 = KNO3 + H2