Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций методами полуреакций и электронного баланса. Рассчитайте ЭДС при стандартных условиях для реакции (1) и сделайте вывод о возможности ее протекания. Укажите типы окислительно-восстановительных реакций. 1. Na2S + KMnO4 + HCl→ S + …
2. PH3 + KСlO + KOH→ K3PO4 + …
3. Cu(NO3)2→ CuO + …
4. H2O2→ H2O + O2.
5. (NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2¬ + H2O
II. Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизенитрата меди.
чпдчплчешвешчшпчешчк7чкшвшевн
1. Na2S + KMnO4 + HCl → S + ...
Для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций методом полуреакций, мы должны сначала определить, какие элементы окисляются (увеличивают свой степень окисления), а какие восстанавливаются (уменьшают свою степень окисления).
Мы видим, что сера (S) увеличивает свою степень окисления из -2 до 0, а калий марганецат (KMnO4) уменьшает свою степень окисления в марганеце с +7 до +2.
Составим полуреакции для каждого процесса:
Окисление: S --> S^0 (увеличение степени окисления на 2 единицы)
Восстановление: MnO4^- --> Mn^2+ (уменьшение степени окисления на 5 единиц)
Теперь уравняем количество атомов каждого элемента в обеих полуреакциях:
Окисление: 3S --> 3S^0
Восстановление: 2MnO4^- --> 2Mn^2+
Чтобы полностью сбалансировать уравнение, умножим каждую полуреакцию на необходимый множитель:
Окисление: 3Na2S + 6H2O --> 3S + 6NaOH
Восстановление: 2KMnO4 + 16HCl --> 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O + 2KCl
Тип окислительно-восстановительной реакции: окисление серы и восстановление калия марганецата.
Чтобы рассчитать ЭДС при стандартных условиях (энергия электрической разности потенциалов) для реакции, нужно знать стандартные электродные потенциалы (сводные потенциалы) находящихся в реакции веществ. Учитывая их значения в таблице стандартных электродных потенциалов, можно рассчитать разность потенциалов между окисляемыми и восстанавливающими веществами и получить ЭДС реакции.
2. PH3 + KClO + KOH → K3PO4 + ...
Аналогичным образом, определяем степени окисления каждого элемента:
Фосфор (P) увеличивает свою степень окисления из -3 до +5, а хлор (Cl) уменьшает свою степень окисления с +7 до -1.
Окисление: P --> P^5+
Восстановление: ClO^- --> Cl^-
Уравниваем количество атомов каждого элемента в полуреакциях:
Окисление: PH3 --> P^5+
Восстановление: 3ClO^- --> 3Cl^-
Уравновешенное уравнение:
Окисление: 4PH3 + 8KOH + 4H2O --> 4K3PO4 + 12H2O
Восстановление: 3KClO + 9KOH + 2H2O --> 3KCl + 6K3PO4 + 5H2O
Тип окислительно-восстановительной реакции: окисление фосфора и восстановление хлора.
3. Cu(NO3)2 → CuO + ...
Здесь Куприт (Cu) увеличивает свою степень окисления с +2 до +2, а нитрат аммония (NO3^-) уменьшает свою степень окисления с +5 до +4.
Окисление: Cu^2+ --> Cu^2+
Восстановление: NO3^- --> NO2^-
Уравниваем количество атомов каждого элемента в полуреакциях:
Окисление: 1Cu(NO3)2 --> 1CuO
Восстановление: 1NO3^- --> 1NO2^-
Уравновешенное уравнение:
Окисление: 3Cu(NO3)2 --> 3CuO + 6NO + 3O2
Тип окислительно-восстановительной реакции: окисление меди и восстановление нитрата аммония.
4. H2O2 → H2O + O2
В данной реакции водород переходит из молекулы водорода в молекулу воды, при этом одна из связей H-H разрывается, и молекула водного пара распадается на атомы водорода и кислорода.
Химическое уравнение:
H2O2 → H2O + 1/2O2
Тип окислительно-восстановительной реакции: окисление водорода и восстановление кислорода.
5. (NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2¬ + H2O
Здесь ион азота (N) увеличивает свою степень окисления с -3 до 0, а ион хрома (Cr) уменьшает свою степень окисления с +6 до +3.
Окисление: N --> N^0
Восстановление: Cr2O7^2- --> Cr2O3
Уравниваем количество атомов каждого элемента в полуреакциях:
Окисление: 1(NH4)2Cr2O7 --> 1Cr2O3 + 1N2
Восстановление: 1Cr2O7^2- --> 3Cr2O3
Уравновешенное уравнение:
Окисление: 2(NH4)2Cr2O7 --> Cr2O3 + 4N2 + 4H2O
Тип окислительно-восстановительной реакции: окисление азота и восстановление хрома.
Теперь переходим ко второй части задачи:
II. Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе нитрата меди (Cu(NO3)2).
Для составления электродных реакций нам необходимо знать, какие вещества окисляются и восстанавливаются в каждой полуреакции, а также предполагаемый вид электродов.
Мы знаем, что нитрат меди распадается на ионы меди и ионы нитрата.
Уравнение электродной реакции на аноде (окисление): 2NO3^- --> O2 + 2e^-
Уравнение электродной реакции на катоде (восстановление): Cu^2+ + 2e^- --> Cu
Уравновешенные уравнения электродных реакций:
Анод: 2NO3^- --> O2 + 2e^-
Катод: Cu^2+ + 2e^- --> Cu
Тип окислительно-восстановительной реакции: окисление ионов нитрата и восстановление ионов меди.
Это подробное решение поможет школьнику понять каждый шаг работы и основания для каждого ответа.