В В Приседський, В М Виноградов, О І Волкова - Курс загальної хімії у прикладах - страница 41

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67 

фаз: однієї рідкої - розчин, що містить хлорид-іони, і двох твердих - хлориду срібла і металевого срібла. Відповідний електрод Ag| AgCl^) | Cl-(р) називається хлорсрібним. Його стандартний потенціал наведено в таблицях:

jA Ci/A C- =+0,22 B.

Обчислюємо Е°, а потім з рівняння (17.16) - константу рівноваги процесу розчинення, яка і є ДР.

Е° = 0,22 - 080 = -0,58 В

K -   nFE'   - 1 •96500•(-0,58) 2,303 • RT    2,303 • 8,31 • 298

К = ДР = 10-983 = 1,510-10.

 

Контрольне питання. Складіть вираз концентраційної частки напівреакції, що перебігає в хлорсрібному електроді.

Практично підбір коефіцієнтів в рівняннях ОВР проводять двома методами: методом електронного балансу і методом електронно-іонного балансу. На першому етапі навчання можна рекомендувати, хоча це і не є обов'язковим, добирати коефіцієнти методом електронного балансу. Суть методу полягає  у  вирівнюванні  кількості  електронів,  що віддаютьсвідновником і приймаються окисником у відповідних напівреакціях (математично це - знаходження найменшого загального кратного).

 

Приклад 17.11. Доберіть коефіцієнти в рівнянні

 

NH3 + O2 ® N2 + H2O

Розв'язання. а) За зміною ступенів окиснення знаходимо окисник і відновник:

-3   +1        o  o        +1 -2

NH3 + O2 ® N2 + H2O

Red Ox

(Нітроген змінює СО від -3 до 0 і, отже, він віддає електрони і виступає як відновник; Оксиген змінює СО від 0 до -2, він приймає електрони і виступає як окисник).

б)  Записуємо рівняння напівреакцій окиснення і відновлення:

-3 o

N - 3ё ® N

o -2

O + 2ё ® O

в)         Зрівнюємо кількість електронів, що віддаються відновником і
приймаються окисником. Для цього знаходимо найменше загальне кратне
(НЗК) чисел
електронів, що передаються в напівреакціях, і додаткові
множники - частки від ділення НЗК на числа електронів в напівреакціях-3 o

N - 3ё ® N


2o -2

O + 2ё ® O

6

I 3

г) Множимо кожне з рівнянь напівреакції на відповідний додатковий множник і складаємо їх:

-3 o

2N - 6ё ® 2N

+

o -2

3O + 6ё ® 3O

 

 

-3       o      o -2

2N+ 3O ® 2N+ 3O

Отримуємо іонне рівняння ОВР. У цих рівняннях допускається записувати не тільки реально існуючі, але і умовні іони, що показують ступені окиснення елементів.д)          Переходимо до молекулярного рівняння. Враховуючи, що в даній
реакції беруть участь двоатомні молекули О2 і
N2, зручно спочатку подвоїти
коефіцієнти в наведеному вище іонному рівнянні:

-3       o    o -2

4N+ 6O ® 4N+ 6O і перейти до молекулярного після додавання іонів Гідрогену:

 

4NH3 + 3O2 ® 2N2 + 6H2O

В результаті отримуємо молекулярне рівняння, в якому в лівій і правій частинах зрівняні числа атомів, що входять в частинки окисника і відновника.

е)     Перевірка правильності підбору коефіцієнтів проводиться за
елементом, кількість атомів якого ще не зрівнювалася. У даному прикладі
-
це Гідроген. У лівій і правій частині рівняння знаходяться по
12 іонів Н+.
Отже, коефіцієнти підібрані правильно.

Якщо в електронний баланс не увійшли два або більше елементів, то кількість їх атомів слід зрівнювати додатково після складання електронного балансу. Подальший порядок підбору коефіцієнтів в цьому випадку рекомендується наступний: спочатку катіони (окрім Гідрогену), потім -аніони (окрім Оксигену), останніми - Гідроген і Оксиген.

 

 

Приклад 17.12. Доберіть коефіцієнти в рівнянні реакції:

 

KMnO4 + KI + H2SO4 ® MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O

Розв'язання. а) Знаходимо СО елементів, що беруть участь в реакції. Не обов'язково це робити для всіх без виключення елементів. Досить обмежитися тільки атомами, що входять в частинки, склад яких в ході реакцій змінюється. У наведеній реакції змінюється склад частинок, що містять Манган і Йод:

+7               -1                          +2 o

KMnO4+ K I + H2SO4 ® MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O Ступені окиснення решти елементів не змінилися (перевірте це самостійно). б) Записуємо рівняння напівреакцій окиснення і відновлення:

I- - 1e ® I°

Mn+7 + 5ё ® Mn+2в) Складаємо електронний баланс: знаходимо найменше загальне кратне чисел електронів, додаткові множники для напівреакцій і рівняння ОВР в іонному вигляді:I- - 1ё ®5

Mn+7 + 5ё ® Mn+2

1

 

5I- + Mn+7 ® 5I° + Mn+2 або, враховуючи, що Йод утворюється у вигляді молекули I2:

10I- + 2Mn+7 ® 5I2 + 2Mn+2

г)  Записуємо рівняння в молекулярній формі:

 

2KMnO4 + 10KI + H2SO4 ® 2MnSO4 + 5I2 + K2SO4 + H2O

Коефіцієнти стоять тільки перед окисником і відновником. Відповідно до рекомендованого порядку зрівнюємо числа атомів інших елементів.

д)  Зрівнюємо число атомів Калію:

2KMnO4 + 10KI + H2SO4 ® 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + H2O

е)  Зрівнюємо число атомів Сульфуру:

 

2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 ® 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + H2O

ж) Наприкінці зрівнюємо число атомів Гідрогену:

 

2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 ® 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H^O

Якщо коефіцієнти в рівнянні розставлені правильно, то кількість атомів Оксигену в лівій і правій частинах рівняння повинна бути однаковою (перевірте це самостійно).

Контрольне завдання. Методом електронного балансу доберіть коефіцієнти в наступних рівняннях:

 

Zn + KNO3 + KOH ® K2ZnO2 + KNO2 + H2O

 

KClO3 + FeSO4 + H2SO4 ® KCl + Fe2(SO4)3 + H2O

 

Cl2 + I2 + H2O ® HCl + HIO3.

 

У методі електронно-іонного балансу в рівняннях напівреакцій частинки записуються в тому вигляді, в якому вони реально існують в ОВ-системі.  В  цьому  випадку  можна користуватися  напівреакціями, якінаводяться в таблицях ОВ-потенціалів, а молекулярну форму продуктів слід вибирати залежно від складу середовища. Значною перевагою методу є можливість правильно передбачати, які продукти утворюються внаслідок ОВР.

 

Приклад 17.13. Завершіть рівняння реакції і доберіть коефіцієнти:

 

К2СГ2О7 + FeSO4 + H2SO4 ®

Розв'язання. а) Як окисник виступатиме частинка, що входить як окиснена форма в ОВ-систему з найбільшим ОВ-потенціалом. В даному

випадку потенційно окисниками можуть бути: K+, Сг2 O7", H+, SO2", Fe+ . З таблиці ОВ-потенціалів видно, що найбільший потенціал має ОВ-система Сг2О2"/2Сг +3: +1,33 В. Отже, окисник: Сг2О2".

б)   Відновником буде частинка, що входить як відновлена форма в

+2

ОВ-систему з найменшим ОВ-потенціалом. Відновниками можуть бути Fe+2 і

2                                                                                                       +3 +2

О- . Меншу величину потенціалу має ОВ-система Fe+3/Fe+2: + 0,77В. Отже, відновник Fe+2.

в)     Визначення   напряму   самочинного   перебігу   ОВР: оскільки
jCr O2"/2Cr3+ > jFe+3/Fe2+ , дана реакція може самочинно перебігати в прямому

2 7

напрямі.

г)  Виписуємо рівняння напівреакцій окиснення і відновлення з таблиці
ОВ-потенціалів:

 

Ox: Cr2O2" + 14Н+ + 6ё ® 2Cr+3 + 7H2O

 

Red: Fe+2 - 1ё ® Fe+3

д) Складаємо електронний баланс і, підсумовуючи рівняння напівреакцій, помножених на додаткові множники, отримуємо іонне рівняння ОВР:

 

 

 

Cr2O2" + 14Н+ + 6ё ® 2Cr+3 + 7H2O 6

6Fe+2 - 1ё ® Fe+3


1Cr2O2" + 6Fe+2 + 14Н+® 2Cr+3 + 6Fe+3 + 7H2Oе)            Переходимо   до   рівняння   в   молекулярній   формі. Оскільки

+3 +3

середовище кисле, то іони Cr і Fe знаходитимуться в продуктах у вигляді солей відповідної кислоти, в даному випадку - сірчаної. (У нейтральному середовищі відбуватиметься утворення або оксидів, або гідроксидів, якщо оксиди взаємодіють з водою. У лужному середовищі продуктами можуть бути оксиди, гідроксиди, або сполуки, що утворюються при взаємодії амфотерних оксидів і гідроксидів з надлишком лугу). Іони Н+ вводяться з молекулами сірчаної кислоти, і для того, щоб отримати 14 іонів Н+, необхідно узяти 7 молекул H2SO4.

K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O

ж)    В результаті зрівняні атоми окисника, відновника, Гідрогену і
Оксигену. Залишилося зрівняти тільки атоми металу, що не увійшли до
електронно-іонного балансу. В даному випадку це Калій, який в продуктах
реакції також буде у вигляді солі сірчаної кислоти (у вигляді якої сполуки він
утвориться, якщо реакція проводиться в нейтральному водному розчині?).
Отже, остаточно отримуємо:

K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O + K2SO4

 

 

Контрольние завдання. Завершіть рівняння реакції

K2CrO4 + KI + H2O ®

Зверніть увагу на характер середовища. При виборі молекулярної форми продуктів реакції необхідно врахувати амфотерний характер оксиду хрома(Ш).

Можливі реакції за участю декількох окисників і відновників. В цьому випадку підбір коефіцієнтів ОВР має свою специфіку.

 

Приклад 17.14. Доберіть коефіцієнти в рівнянні

As2S3 + HNO3 + H2O ® H3AsO4 + H2SO4 + NO Розв'язання. а) Знаходимо ступені окиснення елементів:

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67 


Похожие статьи

В В Приседський, В М Виноградов, О І Волкова - Курс загальної хімії у прикладах