Примеры составления условий задач и их решения. Определить восстановитель и окислитель, расставить коэффициенты, пользуясь методом электронно-ионных полуреакций в следующих окисли­тельно-восстановительных

Задача 335

Определить восстановитель и окислитель, расставить коэффициенты, пользуясь методом электронно-ионных полуреакций в следующих окисли­тельно-восстановительных реакциях:

1. Na₂SO₃ + КМnО₄ + H₂O ® Na₂SO₄ + МnО₂ + КОH

2. NaCrO₂ + H₂O₂ + KOH ® Na₂CrO₄ + K₂CrO₄ + H₂O

3. Mn(NO₃)₂ + РbO₂ + HN0₃ ® HMnO₄ + РЬ(N0₃)₂ + H₂O.

Решение:

1. В молекулярной схеме реакции определяем изменение степени окисления, находим окислитель и восстановитель:

в-ль о-ль среда

Составляем электронно-ионные полуреакции сначала для процесса окисления, а затем для процесса восстановления, учитывая закон сохранения массы и заряда и правила стяжения:

3 SO₃^2– + H₂O – 2e ® SO₄^2– + 2Н⁺ o-e, в-ль

2 МnО₄^– + 2H₂O + 3е ® МnO₂ + 4OH^- в-е, о-ль

Умножаем на полученные множители обе полуреакции и суммируем:

3 SO₃^2– + 2 МnО₄^– + 7 H₂O ® 3 SO₄^2– + 2 МnO₂ + 8 OH^– + 6 Н⁺.

После преобразования ионное уравнение реакции будет иметь следующий вид:

3 SO₃^2– + 2 МnО₄^– + H₂O → 3 SO₄^2– + 2 МnO₂ + 2 OH^–.

В молекулярной форме это уравнение запишется следующим образом:

3 Na₂SO₄ + 2 КМnО₄ + H₂O = 3 Na₂SO₄ + 2 МnО₂ + 2 КОH.

2. .

2 CrO₂^– + 4OH^– – 3e ® CrO₄^2– + H₂O о-е; в-ль

3 H₂O₂ + 2e ® 2 OH^– в-е, о-ль

Для перехода CrO₂^– в ион CrO₄^2– необходим кислород, который в щелочной среде выделяется из гидроксид-ионов (2ОН^– → О^2– + Н₂О). Восстановление H₂O₂ в щелочной среде идет с образованием ионов OH^–.

Умножаем на полученные множители обе полуреакции и суммируем:

2CrO₂^– + 3H₂O₂ + 8OH^– ® 2CrO₄^2– + 4H₂O + 6OH^–.

После преобразования ионное уравнение реакции следующее:

2 CrO₂^– + 3 H₂O₂ + 2 OH^– → 2 CrO₄^2– + 4 H₂O.

На основе ионного уравнения запишем уравнение реакции в молекулярной форме:

2 NaCrO₂ + 3 H₂O₂ + 2 KOH ® Na₂CrO₄ + K₂CrO₄ + 4 H₂O.

3. .

2 Mn⁺² + 4 H₂O – 5е ® MnO₄^– + 8 Н⁺ o-e, в-ль

5 РbO₂ + 4 Н⁺ + 3е ® Рb²⁺ + 2 H₂O в-е, о-ль

После преобразования ионное уравнение реакции будет иметь вид:

2 Mn⁺² + 5 РbO₂ + 4 Н⁺ = 2 MnO₄^– + 5 Рb²⁺ + 2 H₂O.

2 Mn(NO₃)₂ + 5 РbO₂ + 6 HNO₃ = 2 HMnO₄ + 5 Рb(NO₃)₂ + 2H₂O.

В рассмотренных реакциях вза­имодействуют вещества, одно из которых служит окислителем, а другое - восстановителем, третье - средой. Такие реакции относятся к реакциям межмолекулярного окисления-восстановления. Реакция 330(1) служит примером реакций самоокисления - самовосстановления (диспропорционирования), в которых функции окислителя и восстановителя выполняет один и тот же элемент. В реакции 330(2) оба элемента (восстановитель и окислитель) входят в состав одного и того же исходного вещества. Реакции такого типа называются реакциями внутримолекулярного окисления-восстановления.

При выполнении задания рекомендуется использовать методические указания [4].

В задачах 330–391 определить восстановитель и окислитель, рас­ставить коэффициенты, пользуясь методам электронно-ионных или электронных полуреакций