Материал: 4140

16

.

ПРИМЕР 8: Расставить коэффициенты методом полуреакций в уравнении реакции

Na2SO3 + H2O + Cl2 Na2SO4 + HCl.

1.Записываем схему реакции с указанием степеней окисления элементов

ивыделяем элементы, изменяющие свои степени окисления

Na+2S+4О-23 + H+2O-2 + Cl02 Na+2S+6O2–4 + H+Cl– .

2. Приводим эту схему в ионно-молекулярной форме, чтобы определить реальные частицы, существующие в растворе

2Na+ + SO3-2 + H2O + Cl2 2Na+ + SO42– + H+ + Cl– .

Участие в реакции ионов H+ говорит о том, что процесс протекает в кислой среде.

3. Полуреакции имеют вид

SO3-2 SO42–

Cl2 2Cl– .

Так как среда кислая, то ионно-молекулярное уравнение полуреакции имеет вид (см. табл. 3)

SO3-2 + H2O SO42– + 2H+ .

4. Составляем электронно-ионные уравнения полуреакций. Для этого в левую часть каждой полуреакции добавляем или вычитаем такое число электронов, чтобы суммарный заряд в обеих частях уравнений стал одинаковым. Получаем

5. В данном случае баланс по электронам есть. Поэтому суммируем элек- тронно-ионные уравнения

SO32– + H2O – 2ē + Cl20 + 2ē SO42– + 2H+ + 2Cl– .

17

6. Сокращаем подобные члены и получаем ионно-молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции

SO32– + H2O + Cl20 SO42– + 2H+ + 2Cl– .

7. По полученному ионно-молекулярному уравнению окислительновосстановительной реакции составляем молекулярное уравнение.

Na2SO3 + H2O + Cl2 Na2SO4 + 2HCl.

Направление протекания ОВР в зависимости от различных факторов

Реакция между окислителем и восстановителем может протекать различно в зависимости от следующих факторов:

температуры;

реакции среды (рН);

природы реагирующих веществ;

концентрации реагентов.

ПРИМЕРЫ.

(В данных примерах приведены схемы реакций. Студенту предлагается самостоятельно уравнять реакции).

а) В зависимости от температуры термическое разложение хлората калия протекает различно

б) В кислой, нейтральной и щелочной среде перманганат калия и сульфит натрия реагируют различно

18

в) Взаимодействие металлов с кислотами протекает различно в зависимости от

природы кислоты

Zn + HCl ZnCl2 + H2

Zn + HNO3 Zn(NO3)2 + H2O + NO

г) Концентрация кислоты влияет на взаимодействие ее с металлами

H2SO4 (разб) + Zn ZnSO4 + H2

H2SO4 (конц) + Zn ZnSO4 + H2О + H2S

Взаимодействие металлов с кислотами

(Все приводимые ниже реакции даны в виде схем. Студентам следует их уравнять)

Продукты взаимодействия металлов с кислотами определяются несколькими факторами: природой и концентрацией кислоты, природой металла, температурой.

Все кислоты (кроме азотной и концентрированной серной!) реагируют с металлами, стоящими в ряду активности до водорода, при этом из растворов кислот вытесняется газообразный водород. Окислителем является катион Н+.

HCl + Zn ZnCl2 + H2

HCl + Cu (реакция не идет)

Серная кислота разбавленная подчиняется этому же правилу, то есть в реакциях с металлами окислителем также является катион Н+

H2SO4 (разб) + Ni NiSO4 + H2

H2SO4 (разб) + Cu (реакция не идет)

19

Серная кислота концентрированная с металлами реагирует по-

другому. Окислителем является ион SO42– (S+6). Продукты восстановления серной кислоты определяются активностью взаимодействующих с ней металлов (см. табл. 4). Ряд активности металлов условно разбит на четыре группы.

Таблица 4

Схемы процессов взаимодействия серной кислоты с металлами (Ме) можно представить следующим образом

Исключением из приведенной схемы являются Al, Cr, Fe, которые не реагируют без нагревания с H2SO4 (конц) ввиду пассивации.

Азотная кислота. Окислителем в молекуле азотной кислоты является ион NO3– (N+5), который в зависимости от концентрации HNO3 и активности металла принимает от 1 до 8 электронов, образуя

NO2 ; NO ; N2O ; N2 ; NH3 (NH4NO3)

увеличение концентрации кислоты увеличение активности металла

Схемы процессов взаимодействия азотной кислоты с металлами (Ме) можно представить следующим образом

20

Так же, как и для концентрированной серной кислоты, Al, Cr, Fe не реагируют без нагревания с HNO3 (конц) ввиду пассивации.

Взаимодействие неметаллов с кислотами

Некоторые неметаллы взаимодействуют с концентрированной серной кислотой, при этом они восстанавливают ее до SO2

Так, P0 окисляется до H3PO4; As0 – до H3AsO4; C0 – до H2CO3 (H2O + CO2).

Неметаллы восстанавливают концентрированную азотную кислоту до NO2 или NO, при этом сами окисляются, как правило, до своей кислоты в высшей степени окисления

Например: HNO3 + S → H2SO4 + NO2 + H2O ; HNO3 + С → H2O + СО2 + NO2 .