Пример 2. 2) Запишем ионную схему реакции: CrO2- + H2O2 → CrO42- + H2O. 3) Составим частные электронно-ионные уравнения /полуреакции/:

Пример 2.

Закончите уравнение реакции, подберите коэффициенты методом электронно-ионного баланса, и рассчитайте эквивалентую массу окислителя: NaCrO₂ + NaOH + H₂O₂ → ….

Решение:

1) Допишем продукты реакции: NaCrO₂ + NaOH + H₂O₂ → Na₂CrO₄ + H₂O.

2) Запишем ионную схему реакции: CrO₂^- + H₂O₂ → CrO₄^2- + H₂O.

3) Составим частные электронно-ионные уравнения /полуреакции/:

Для процесса окисления хромата натрия:

а/ CrO₂^- → CrO₄^-;

б/ CrO₂^- + 4OH → CrO^2-₄ + 2H₂O,           /подведение баланса вещества/

в/ CrO₂^- + 4OH^- - 3е → CrO^2-₄ + 2H₂O. /соблюдение равенства зарядов/

Для процесса восстановления пероксида водорода:

Н₂О₂ + 2е → 2ОН^-.

4) Подведем баланс зарядов и выведем коэффициенты:

CrО^-₂ + 4OH^- - 3е → CrO₄^2- + 2H₂O,        окисление │ 2;

H₂O₂ + 2е → ОН^-,                                               восстановление │ 3.

5) Суммируем частные уравнения реакций окисления и восстановления после умножения на соответствующие коэффициенты:

2CrО^-₂ + 2OH^- + 3Н₂О₂ → 2 CrO₄^2- + 4 H₂O.

6) Приведение подобных членов и сокращение:

 2CrО^-₂ + 2OH^- + 3Н₂О₂ → 2CrO₄^2- + 4H₂O.

(в данном случае сокращение не требуется)

7) Записываем уравнение реакции в молекулярном виде с учетом полученных коэффициентов:

2NaCrO₂ + 2NaOH + 3H₂O₂ = 2Na₂CrO₄ + 4H₂O

8) Проверяем баланс по элементам в молекулярном уравнении. В данном случае никаких уточнений не требуется.

9) Рассчитаем молярную массу эквивалента окислителя, в данном случае пероксида водорода:

Э = М/z, где М – молярная масса Н₂О₂, равная 34 г/моль, z – число переносимых электронов.

Э(Н_2­О₂) = 34/2 = 17 г/моль∙ экв.

  

Пример 3.

Напишите уравнения реакций между перманганатом калия и сульфитом калия в кислой, щелочной и нейтральной средах. Уравняйте методом электронно-ионного баланса.

Решение:

а) Кислая среда

KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

MnO₄^- + SO₃^2- + H⁺ → Mn²⁺ + SO₄^2- + H₂O

MnO₄^- + 8H⁺ + 5е → Mn²⁺ + 4H₂O, восстановление | 2

SO₃^2-  + H₂O – 2е → SO₄^2-  + 2H⁺ ,       окисление | 5

 

2MnO₄^- + 16 H⁺ + 5SO₃^2- + 5H₂O → 2Mn²⁺ +5SO₄^2- + 8H₂O +10H⁺

2MnO₄^- + 6 H⁺ + 5SO₃^2- → 2Mn²⁺ +5SO₄^2- + 3H₂O

2MnO₄ + 5K₂ SO₃ + 3H₂SO₄ + 2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 3H₂O.

 

б) Щелочная среда

KMnO₄ + K₂SO₃ + KOH → KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂O

MnO₄^- + SO₃² + OH^- → MnO₄^- + SO₄² + H₂O

MnO₄^- + е → MnO₄^2-,                       восстановление   | 2

SO₃^2- + 2OH^- - 2е → SO₄^2- + H₂O,           окисление    | 1

2MnO₄^- + SO₃² + 2OH^- → 2MnO₄^- + SO₄² + H₂O

2KMnO₄ + K₂SO₃ + 2KOH = 2K₂MnO4 + K₂SO₄ + H₂O.

 

в) Нейтральная среда

KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂O → MnO₂ + К₂SO₄ + КOН

MnO₄^- + SO₃^2- + H₂O → MnO₂ + SO₄^2- + OH^-

MnO₄^- + 2H₂O + 3е → MnO₂ + 4OH^-, восстановление | 2

SO₃^2- + 2OH^- - 2е → SO₄^2- + 2H₂O,             окисление | 3

2MnO₄^- + 4H₂O + 3SO₃^2- → 2MnO₂ + 8H₂O^- + 3SO₄^2- + 2H₂O

2MnO₄^- + 3SO₃^2- + H₂O → 2MnO₂ + 3SO₄^2- + 2OH^-

2KMnO₄ + 3K₂SO₃ + H₂O → 2MnO₂ +3К₂SO₄ + 2КOН

 

Пример 4.

В каком направлении в стандартных условиях будет протекать реакция: КСl + Br₂ = KBr + Cl₂? j (Br₂⁰/2Br^-) = +1, 09В, j (Cl₂⁰/2Cl^-) = +1, 36В.

Решение: Для определения направления реакции рассчитаем ее ЭДС. Для этого определим, что является окислителем, а что является восстановителем:

КСl^-1 + Br₂⁰ = KBr^-1 + Cl₂⁰; Сl^-1 – отдает свои электроны, следовательно, является восстановителем, Br₂ – окислителем.

ЭДС рассчитываем по формуле: ∆ E⁰ = j⁰_ок-ля – j⁰_вос-ля = 1, 36 – 1, 09 = 0, 28 > 0. Т. к. ЭДС реакции больше нуля, то она протекает самопроизвольно в прямом направлении.

Ответ: реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении.

 

Пример 5.

Рассчитайте молярную концентрацию нитрита натрия, если на титрование 20 мл его раствора, пошло 12, 5 мл 0, 01 М раствора дихромата калия в кислой среде.

Решение: Для определения концентрации нитрита натрия воспользуемся законом эквивалентов: n_экв(ox) = n_экв(red) или С_N(OX)V_OX = С_N(RED)V_RED.

Для расчета нормальной концентрации дихромата калия запишем уравнение протекающей реакции и уравнения полуреакций:

NaN⁺³O₂ + K₂Cr⁺⁶₂O₇ + H₂SO₄ ® Cr⁺³₂(SO₄)₃ + NaN⁺⁵O₃ + H₂O + K₂SO₄;

N⁺³ – 2e ® N⁺⁵

2Cr⁺⁶ + 6e ® 2Cr⁺³

Рассчитаем нормальную концентрацию K₂Cr₂O₇:

С_N = С_М × z,

где z – число переносимых электронов.

С_N(K₂Cr₂O₇) = 0, 01× 6 = 0, 06 моль× экв/л.

Найдем концентрацию нитрата натрия по закону эквивалентов:

.

Перейдем к молярной концентрации нитрата натрия по формуле:

С_М = С_N / z = 0, 0375/2 = 0, 01875 моль/л.

Ответ: 0, 01875 моль/л.

Задачи для самостоятельного решения

 

1. Закончите уравнения реакций (где это необходимо), подберите коэффициенты методом электронного баланса. Рассчитайте эквивалентную массу окислителя.

а) Cr₂(SO₄)₃ + KClO₃ + NaOH = KCl + …

б) Cu₂S + O₂ + CaCO₃ = CuO + CaSO₃ + CO₂

в) Zn + H₂SO_4(конц) = H_2­S + …

г) FeS + O₂ = Fe₂O₃ + …

д) NaMnO₄ + HI = I₂ + NaI +...

е) NaMnO₄ + KNO₂ + H₂SO₄ = …

ж) KMnO₄ + S = K₂SO₄ + MnO₂

з) Cr(OH)₃ + Ag₂O + NaOH → Ag + …

и) Cr(OH)₃ + Br₂ + NaOH → NaBr + …

к) NH₃ + KMnO₄ + KOH → KNO₃ + …

2. Закончить уравнение ОВР, подобрать коэффициенты электронно-ионным методом, рассчитать молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя в реакции:

а) K₂Cr₂O₇+H₂S+H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)+S+…

б) Na₃AsO₃+KMnO₄+KOH→ Na₃AsO₄+K₂MnO₄+ …

в) NaNO₂+KJ+H₂SO₄→ J₂+NO+…

г) KMnO₄+H₂O₂+H₂SO₄→ MnSO₄+…

д)H₂O₂+KJO₃+H₂SO₄→ J₂+O₂+…

е) Cr₂(SO₄)₃ + KClO₃ + NaOH → Na₂CrO₄ + KCl + …

ж) FeCl₂ + HClO₄ + HCl → Cl₂ + …

з) NaNO₂+K₂Cr₂O₇ +H₂SO₄ → NaNO₃ + …

и) KMnO₄ + MnSO₄ + H₂O → H₂SO₄ + …

к) KMnO₄ +HCl → Cl₂ + …

л) KMnO₄­ + H₂SO₄ + H₂C₂O₄ → CO₂ + …

м) H₂O₂ + CrCl₃ + KOH → K₂CrO₄ + H₂O + …

3. Рассчитайте ЭДС процесса и определите, в каком направлении данная ОВР протекает самопроизвольно:

Н₂SO₄+2HCl ↔ Cl₂+H₂SO₃+H₂O?

(φ ^o(Cl₂ /2Cl^― )=+1, 36В, φ º (SO₄^2― /SO₃^2― ) = +0, 22 В)

4. В каком направлении данная ОВР протекает самопроизвольно:

CuSO₄ + Zn ↔ ZnSO₄ + Cu?

(φ ^o(Zn²⁺/Zn)= -0, 76В, φ º (Cu²⁺/Cu) = +0, 34 В)

5. В каком направлении данная ОВР протекает самопроизвольно:

2NaCl+Fe₂(SO₄)₃↔ 2FeSO₄+Cl₂+Na₂SO₄

φ º (Cl₂/2Cl^–)=+1, 36В, φ º (Fe³⁺/Fe²⁺)=+0, 77В.

6. В каком направлении данная ОВР протекает самопроизвольно:

2KMnO₄ + 5SnSO₄ + 8H₂SO₄ ↔ 2MnSO₄ + 5Sn(SO₄)₂ + K₂SO₄ + 8H₂O?

φ º (MnO₄^-/Mn²⁺)=+1, 51В, φ º (Sn⁴⁺/Sn²⁺)=+0, 15В. Ответ обоснуйте.

7. Допустимо ли одновременное введение внутрь больному FeSO₄ и NaNO₂, учитывая, что среда в желудке кислая?

φ º Fe³⁺/Fe²⁺=+0, 77В, φ º NO₂^─ /NO=+0, 99В. Ответ обоснуйте.

8. Определите окислительно-восстановительные свойства Н₂О₂, которые он проявляет при взаимодействии с K₂Cr₂O₇ в кислой среде. φ º (О₂/Н₂О₂)=+0, 68В, φ º (Cr₂O₇^2–/2Cr³⁺)=+1, 33В. Ответ обоснуйте.

9. Какие галогены окисляют Fe²⁺ до Fe³⁺? Какие из галогенид-ионов могут восстановить Fe³⁺? Напишите уравнения соответствующих реакций. Рассчитайте ЭДС каждой из реакций и определите знак DG. При расчете используйте следующие значения окислительно-восстановительных потенциалов:

φ º Fe³⁺/Fe²⁺=+0, 77В;

φ º (F₂/2F^–)=+2, 87В;

φ º (Cl₂/2Cl^–)=+1, 36В;

φ º (Br₂/2Br^–)=+1, 07В;

φ º (I₂/2I^–)=+0, 54В.

10. Сколько граммов KMnO₄ необходимо взять, чтобы приготовить 100 мл 0, 04 N раствора для титрования его в кислой среде?

11. Рассчитать (приблизительно) нормальность 20% раствора KMnO₄  в щелочной среде. (ρ =1г/мл).

12. Титр Н₂С₂О₄· 2Н₂О равен 0, 0069г/мл. На титрование 30мл этого раствора расходуется 25мл раствора КМnO₄. Рассчитайте нормальность этого раствора.

13. В 1 литре раствора железного купороса содержится 16 г (FeSO₄· 7H₂O). Какой объем этого раствора может быть окислен 25мл 0, 1н раствора КMnO₄ в кислой среде?

14. Молярная концентрация окислителя в растворе равна 0, 02моль/л. Определите нормальную концентрацию окислителя, принимая во внимание химизм реакции.

KMnO₄+H₂O₂+H₂SO₄→ MnSO₄+…

15. Молярная концентрация восстановителя в растворе равна 0, 05 моль/л. Определить нормальную концентрацию восстановителя, принимая во внимание химизм реакции:

H₂O₂+KJO₃+H₂SO₄→ J₂+O₂+…

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: