WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 26 |

S+4 - 2 e = S+Mn+7 + 5 e = Mn+Общее число электронов, отданных всеми атомами восстановителя, должно быть равно общему числу электронов, принятых всеми атомами окислителя.

Определить общее число потерянных и принятых электронов (общее наименьшее кратное). Оно равно 10. 10 электронов теряют 5 атомов серы и присоединяют 2 атома марганца.

S+4 - 2 e = S+6 Mn+7 + 5 e = Mn+2 5 Перенести эти коэффициенты в уравнение реакции к окисленным и восстановленным формам восстановителя и окислителя:

5Na2SO3 + 2KMnO4 + H2SO4 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O.

6 Подобрать и расставить коэффициенты для молекул других соединений, участвующих в реакции.

2Определив количество кислотных остатков SO, пошедших на солеобразование MnSO4 и K2SO(оно равно 3), поставить коэффициент к H2SO4:

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O и по количеству моль-атомов водорода в H2SO4 определить количество моль H2O:

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.

Правильность расстановки коэффициентов проверить по равенству числа атомов кислорода в левой и правой частях уравнения.

При составлении уравнений ОВР с применением метода полуреакций следует:

1 Составить схему реакции с указанием исходных веществ и продуктов реакции, найти окислитель и восстановитель.

2 Составить схемы полуреакций окисления и восстановления с указанием исходных и образующихся реально существующих в условиях реакции ионов или молекул.

3 Уравнять число атомов каждого элемента в левой и правой частях полуреакций; при этом следует помнить, что в водных растворах в реакциях могут участвовать молекулы H2O, ионы Н+ или ОН-.

4 Уравнять суммарное число зарядов в обеих частях каждой полуреакции; для этого прибавить к левой или правой части полуреакции необходимое число электронов.

5 Подобрать множители (основные коэффициенты) для полуреакций так, чтобы число электронов, отдаваемых при окислении, было равно числу электронов, принимаемых при восстановлении.

6 Сложить уравнения полуреакций с учетом найденных основных коэффициентов.

7 Расставить коэффициенты в уравнении реакции.

Метод полуреакций (электронно-ионный) Следует иметь в виду, что в водных растворах связывание избыточного кислорода и присоединение кислорода восстановителем происходят по-разному в кислой, нейтральной и щелочной средах. В кислых растворах избыток кислорода связывается ионами водорода с образованием молекул воды, а в нейтральных и щелочных - молекулами воды с образованием гидроксид-ионов, например:

Мn O4 + 8Н+ + 5 e = Мn2+ + 4Н2O (кислая среда) N O3 + 6Н2О + 8 e = NН3 + 9OН- (нейтральная или щелочная среда) Присоединение кислорода восстановителем осуществляется в кислой и нейтральной средах за счет молекул воды с образованием ионов водорода, а в щелочной среде - за счет гидроксид-ионов с образованием молекул воды, например:

I2 + 6Н2О - 10 e = 2I O3 + 12Н+ (кислая или нейтральная среда) Сг O2 + 4OН- - 3 e = Сг O2- + 2Н2О (щелочная среда) П р и м е р 116 Закончите уравнение реакций окисления сероводорода хлорной водой, протекающей по схеме:

H2S + Cl2 + H2O H2SO4 + HCРешение В ходе реакции степень окисления хлора понижается от 0 до -1 (Cl2 восстанавливается), а серы - повышается от -2 до +6 (S-2 окисляется).

Уравнение полуреакции восстановления хлора:

Cl2 + 2 e = 2Cl.

2При составлении уравнения полуреакции окисления S-2 исходим из схемы: H2S SO. В ходе этого процесса атом серы связывается с четырьмя атомами кислорода, источником которых служат четыре молекулы воды. При этом образуется восемь ионов Н+; кроме того, два иона Н+ высвобождаются из молекулы H2S. Следовательно, всего образуется десять ионов водорода:

2H2S + 4Н2О SO + 10H+.

Левая часть схемы содержит только незаряженные частицы, а суммарный заряд ионов в правой части схемы равен +8. Следовательно, имеет место равенство:

2H2S + 4H2O - 8 e = SO + 10Н+.

Так как общее число принятых электронов окислителем должно быть равно общему числу отданных электронов восстановителем, надо первое уравнение умножить на 4, а второе - на 1:

Cl2 + 2 e = 2Cl 2H2S + 4H2O - 8 e = SO + 10H+ - 24Сl2 + Н2S + 4Н2O = 8Сl + SО + 10Н+ В молекулярной форме полученное уравнение имеет следующий вид:

4Сl2 + H2S + 4Н2O = 8НСl + Н2SO4.

П р и м е р 117* Закончите уравнение реакции, протекающей по схеме:

As2S3 + HNO3 H3AsO4 + H2SO4 + NO.

Решение В ходе реакции окисляются ионы мышьяка и серы: степень окисления мышьяка повышается от +3 до +5, а серы - от -2 до +6. При этом одна молекула As2S3 превращается в два иона 3- 2AsO и три иона SO :

4 3- 2As2S3 2AsO + 3SO.

4 Источником кислорода, необходимого для протекания этого процесса, служат в кислой среде 3молекулы воды. Для образования двух ионов AsO требуется восемь молекул воды, а для образования 2трех ионов SO - еще двенадцать. Следовательно, всего в полуреакции окисления примут участие двадцать молекул воды, причем образуются сорок ионов водорода:

3- 2As2S3 + 20Н2О 2АsО + 3SO + 40Н+.

4 В левой части схемы заряженных частиц нет, а суммарный заряд частиц правой части равен +28;

таким образом, при окислении одной молекулы As2S3 отдается 28 электронов. Окончательно получаем уравнение полуреакции окисления в следующем виде:

3- 2As2S3 + 20Н2О - 28 e = 2АsО + 3SO + 40Н+.

4 - При составлении уравнения полуреакции восстановления NO исходим из схемы: NO NO. В ходе этого процесса высвобождаются два атома кислорода, которые в кислой среде образуют две молекулы воды:

NO + 4H+ = NO + 2H2O Суммарный заряд ионов в левой части схемы равен +3, а правая часть заряженных частиц не содержит. Следовательно, в процессе восстановления принимают участие три электрона:

NO + 4Н+ + 3 e = NO + 2H2O.

Отношение чисел электронов, участвующих в процессах окисления и восстановления, равно 28 : 3.

Поэтому, суммируя уравнения полуреакций, первое из них умножаем на 3, а второе— на 28:

3- 2As2S3 + 20 H2O – 28 e = 2AsO + 3SO + 40H+.

4 NO + 4H+ + 3 e = NO + 2H2O 3As2S3+60H2O+28NO +112H+ 3- 2=6AsO +9SO +120H++28NO+56H4 После приведения подобных членов в обоих частях уравнения получаем:

- 3- 23As2S3 + 28 NO + 4H2O = 6AsO + 9SO + 28NO + 8H+ 3 4 или в молекулярной форме:

3As2S3 + 28 HNO3 + 4H2O = 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO.

П р и м е р 118 Используя метод полуреакций, составьте полные уравнения следующих окислительно-восстановительных реакций:

а) FeSO4 + KMnO4 + H2SOб) KClO3 + HCl в) Si + NaOH + H2O Решение а) MnO - окислитель, восстанавливается в кислой среде до Mn2+; Fe2+ - восстановитель, окисляется до Fe3+.

FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O MnO + 8H+ + 5 e = Mn2+ + 4H2O 2Fe2+ - 2 e = Fe3+ 2MnO + 16H+ + 10Fe2+ = 2Mn2+ + 8H2O + 10Fe3+ 10 FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O.

- - б) ClO - окислитель, восстанавливается до Cl ; Cl - восстановитель, окисляется до Cl2:

KClO3 + HCl KCl + Cl2 + H2O - ClO + 6H+ + 6 e = Cl + 3H2O 2Cl - 2 e = ClClO +6H++ 6Cl- Cl- + 3H2O+3ClKClO3 + 6HCl = KCl + 3Cl2 + 3H2O.

в) H2O - окислитель, восстанавливается до H2; Si - восстановитель, окисляется в щелочной среде до 2SiO :

Si + NaOH + H2O Na2SiO3 + H2H2O + 2 e = H2 + 2OH - 2Si + 6OH - 4 e = SiO + 3H2O - - 24H2O+Si+6OH = 2H2+4OH + SiO + 3H2O Si + 2NaOH +H2O = Na2SiO3 + 2H2.

П р и м е р 119 Рассчитайте содержание KMnO4 (,%) в техническом продукте, если при действии на него раствором соляной кислоты массой 25 г образуется такое количество хлора, которое способно вытеснить весь иод из раствора, содержащего KI массой 83 г.

Решение 1) 2KМnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 2) 2KI + Cl2 = 2KCl + IM(KMnO4) = 158 г/моль; M(KI) = 166 г/моль.

Из уравнений реакций (1,2) следует, что 2 моль KMnO4 5 моль Cl2 10 моль KI, т.е. 1 моль KMnO4 5 моль KI.

(KI) = 83/166 = 0,5 моль. С данным количеством KI вступит в реакцию 0,1 моль KMnO 4 или 0,1•158 = 15,8 г.

Откуда = 15,8•100/25 = 63,2%.

П р и м е р 120 При нагревании смеси нитратов натрия и свинца образовался PbO массой 22,3 г и выделился газ объемом 6,72 дм3 (н.у.). Рассчитайте массу смеси исходных веществ.

Решение t 1) 2NaNO3 = 2NaNO2 + Ot 2) 2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + OM(NaNO3) = 85 г/моль; M(PbO) = 223 г/моль;

M(Pb(NO3)2) = 331 г/моль.

Количество оксида свинца(II) равно = 22,3/223 = 0,1 моль. Из уравнения реакции (2) следует, что 2 моль Pb(NO3)2 2 моль PbO, поэтому (Pb(NO3)2) = = 0,1 моль или 0,1•331 = 33,1 г.

Объем газов NO2 и O2, выделяющихся по реакции (2) составит 0,25 моль или 0,25•22,4 = 5,6 дм3.

Следовательно, по реакции (1) выделится кислород объемом 6,72 -5,60 = 1,12 дм3, что составляет 1,12/22,4 = 0,05 моль. В состав смеси входит NaNO3 в количестве 0,05•2 = 0,10 моль или 0,1•85 = 8,5 г.

Тогда масса смеси исходных веществ составит 33,1 + 8,5 = 41,6 г.

П р и м е р 121 К раствору иодида калия в кислой среде добавлено 200 см3 0,6 н раствора дихромата калия. Какая масса иода выделилась Решение 6KI + K2Cr2O7 + 7H2SO4 = 3I2 + 4K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O M(K2Cr2O7) = 294 г/моль; Mэ(K2Cr2O7) = 294/6 = 49 г/моль.

Масса K2Cr2O7 в 200 см3 0,6 н раствора равна 0,649•200/1000 = 5,88 г или 5,88/294 = 0,02 моль. Из уравнения реакции следует, что 1 моль K2Cr2O7 3 моль I2, тогда из 0,02 моль K2Cr2O7 выделится 0,06 моль I2 или 0,06•254 = = 15,24 г.

* П р и м е р 122* Какую массу KClO3 следует взять для получения кислорода необходимого для реакции каталитического окисления аммиака, образующегося при нагревании раствора (NH4)2SOмассой 500 г ( = 13,2 %) и Ca(OH)2 массой 100 г, содержащий примесь карбоната кальция ( = 3,5 %).

Решение 1) 2KClO3 = 2KCl + 3O2) 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 3) (NH4)2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2NH3 + 2H2O M(KClO3) =122,5 г/моль; M((NH4)2SO4) =132 г/моль;

M(Ca(OH)2) =74 г/моль.

Из условия задачи следует, что масса сульфата аммония в растворе составит 500•13,2/100 = 66 г или 66/132 = 0,5 моль. Масса гидроксида кальция составит 96,5•100/100 = 96,5 г или 96,5/74 = 1,3 моль.

Из уравнения реакции (3) следует, что 1 моль (NH4)2SO4 2 моль NH3, поэтому образуется аммиака 2•0,5 = 1 моль. Из уравнения реакции (2) следует: 1 моль NH3 5/4 моль О2; а из уравнения реакции (1) 2 моль KClO3 3 моль О2. Тогда для получения 5/4 моль О2 потребуется KClO3 5/6 моль или 5•122,5/6 = = 103 г.

П р и м е р 123 Объем газа, образовавшегося при полном разложении озона, больше объема, занимаемого чистым озоном на 4,48 дм3. Полученный после полного разложения озона газ смешали с H2S объемом 8,96 дм3 и сожгли. Продукты реакции растворили в 28,6 см3 раствора NaOH с массовой долей 40 % ( = 1,40 г/cм3). Рассчитайте количество и состав полученной соли. Определите объем разложившегося озона.

Решение 1) 2О3 = 3О2) 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O 3) NaOH + SO2 = NaHSO4) 2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O M(NaOH) = 40 г/моль; M(NaHSO3) = 104 г/моль.

Из уравнения реакции (1) следует: 2 моль O3 3 моль O2, то есть объем смеси увеличивается на моль или 22,4 дм3. Отсюда объем разложившегося озона равен 2•4,48/22,4 = 8,96 дм3 или 8,96/22,4 = 0,моль. Из 0,4 моль O3 образуется 0,6 моль O2 или 0,6•22,4 = 13,44 дм3.

По реакции (2) 3 моль O2 2 моль SO2, т.е. 13,44•2/3 = 8,96 дм3 или 0,4 моль SO2.

По условию задачи масса NaOH в растворе составит 28,6•1,4•40/100 = 16 г или 16/40 = 0,4 моль. Из данных задачи и уравнений (3,4) следует, что образуется NaHSO3 в количестве 0,4 моль или 0,4•104 = 41,6 г.

* П р и м е р 124 Через озонатор пропустили кислород, полученный при разложении бертолетовой соли массой 24,5 г, при этом 5 % кислорода превратилось в озон. Определите состав озонированного кислорода.

Решение 1) 2KClO3 = 2KCl + 3O2) 3O2 = 2OM(КClO3) = 122,5 г/моль.

Количество KClO3 равно 24,5/122,5= 0,2 моль. Из уравнения реакции (1) следует, что 2 моль KClO 3 моль O2, т.е. 0,2•3/2 = 0,3 моль или 0,3•22,4 = = 6,72 дм3 O2.

Из уравнения реакции (2) следует, что 3 моль O2 2 моль O3, то есть 2•0,3/3 = 0,2 моль. С учетом условия задачи образуется озона в количестве 0,2•5/100 = 0,01 моль или 0,01•22,4 = 0,224 дм3. На получение 0,01 моль озона по уравнению реакции (2) расходуется 3/2 моль кислорода или 3•0.01 = = 0,015 моль или 0,015•22,4 = 0,336 дм3.

Объем озонированного воздуха составит 6,720 - 0,336 + 0,224 = = 6,608 дм3. Тогда (O3) = 0,224•100/6,608 = 3,39 %, (O2) = 100 - 3,39 = 96,61 %.

* П р и м е р 125* Смесь оксидов азота(II) и (IV) объемом 5,6 дм3 (н.у.) была смешана с кислородом объемом 2,016 дм3 (н.у.) и после реакции пропущена через раствор, содержащий гидроксид калия массой 30 г. Определите состав исходной смеси газов в объемных процентах и вычислите массовые доли веществ в растворе, приняв, что конечная масса раствора составила 1 кг и что после пропускания газов через раствор образовался остаток газов объемом 0,56 дм3 (н.у.), не вступивших в реакцию.

Решение 1) 2NO + O2 = 2NO2) 2NO2 + 2KOH = KNO3 + KNO2 + H2O M(KOH) = 56 г/моль; M(KNO3) = 101 г/моль;

M(KNO2) = 85 г/моль.

Количество исходной смеси газов составит 5,6/22,4 = 0,25 моль. Объем NO в смеси с учетом реакции (1) и условия задачи составит: 2 VO2 + VNO(ост) = = 2•2,016 + 0,560 = 4,592 дм3 или 4,592/22,4 = 0,205 моль.

Объем NO2 в смеси составит 5,600 - 4,592 = 1,008 дм3 или 1,008/22,4 = = 0,045 моль. Тогда (NO) = 4,592•100/5,600 = 82% и (NO2) = 100 - 82 = 18 %.

Общее количество NO2 составит 0,045 + 2•2,016/22,4 = 0,045 + 0,180 = = 0,225 моль. Количество KOH равно 30/56 = 0,536 моль (избыток).

По уравнению реакции (2) получим: (KNO2) = (KNO3) = 1/2(NO2) = = 0,1125 моль.

Следовательно, масса нитрита калия равна 0,1125•85 = 9,56 г и = 0,00956, масса нитрата калия равна 0,1125•101 = 11,36 г и = 0,01136. Избыток KOH составит 0,536 - 0,225 = 0,311 моль или 0,311•56 = 17,40 г и = = 0,0174.

Эквивалентная масса окислителя равна мольной массе окислителя, делённой на число электронов, принимаемых одним молем окислителя.

Эквивалентная масса восстановителя равна мольной массе восстановителя, деленной на число электронов, потерянных одним молем восстановителя.

П р и м е р 126 Сколько граммов FeSO4 можно окислить в присутствии H2SO4 с помощью 0,25 н раствора K2Cr2O7 объемом 100 см3 Решение 1) 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O Mэ(FeSO4) = M/1 = 152 г/моль.

Пусть объем раствора FeSO4 равен 100 см3, тогда н(FeSO4) = =100•0,25/100 = 0,25 моль/дм3.

Содержание FeSO4 в этом растворе составит 0,25•152•100/1000 = 3,8 г.

П р и м е р 127 Навеску руды массой 0,2133 г растворили в серной кислоте без доступа воздуха.

Образующийся сульфат железа(II) оттитровали 0,1117 н раствором KMnO4 объемом 17,20 см3.

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 26 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.