Галогены: решение задач методом полуреакций
Подробно решение уравнений окислительно-восстановительных реакций (ОВР) методом полуреакций разобраны на странице «Метод полуреакций».
Ниже приведены примеры решения задач ОВР галогенов и их соединений в кислотной среде.
Уравнения ОВР соединений хлора
Соляная кислота
1. Уравнение реакции меди с кислородом в кислотной среде:
2. Уравнение реакции соляной и селеновой кислот (HCl+H2SeO4):
3. Уравнение реакции соляной кислоты с оксидом свинца (HCl+PbO2):
4. Уравнение реакции соляной кислоты с оксидом марганца (HCl+MnO2):
5. Уравнение реакции соляной кислоты с перманганатом калия (HCl+2KMnO4):
6. Уравнение реакции соляной и ортосурьмяной кислот (HCl+H3SbO3):
7. Уравнение реакции соляной кислоты и гипохлорита кальция (HCl+Ca(ClO)2):
8. Уравнение реакции соляной и хлористой кислот (HCl+HClO2):
9. Уравнение реакции соляной кислоты с гипохлоритом калия (HCl+KClO):
10. Уравнение реакции соляной кислоты с хлоратом калия (бертолетовой солью) (HCl+KClO3):
11. Уравнение реакции соляной и хлорноватой кислот (HCl+HClO3):
12. Уравнение реакции соляной кислоты и оксида хрома (HCl+CrO3):
13. Уравнение реакции соляной кислоты с хроматом калия (HCl+K2CrO4):
14. Уравнение реакции соляной кислоты с дихроматом калия (HCl+K2Cr2O7):
Хлорные кислоты вида HClOn
14. Уравнение реакции хлорноватистой кислоты с пероксидом водорода (HClO+H2O2):
15. Уравнение реакции хлорноватистой кислоты с оксидом азота (HClO+NO):
16. Уравнение реакции разложения хлористой кислоты:
Возможен и такой вариант:
17. Уравнение реакции хлорноватой кислоты с фосфором (HClO3+P):
18. Уравнение реакции хлорноватой кислоты с серебром (HClO3+Ag):
19. Уравнение реакции хлорноватой кислоты с серой (HClO3+S):
20. Уравнение реакции хлорной кислоты с йодом (HClO4+I2):
Хлориды
21. Уравнение реакции хлорида натрия с перманганатом калия (NaCl+KMnO4):
22. Уравнение реакции хлорида натрия с оксидом марганца (NaCl+MnO2):
23. Уравнение реакции хлорида натрия с оксидом свинца (NaCl+PbO2):
24. Уравнение реакции хлорида натрия с хлоратом калия (NaCl+KClO3):
25. Уравнение реакции хлорида калия с оксидом свинца (KCl+PbO2):
26. Уравнение реакции хлорида калия с тетраоксидом трисвинца (KCl+(Pb2Pb)O4):
27. Уравнение реакции хлорида железа с хлоратом калия (FeCl2+KClO3):
28. Уравнение реакции хлорида железа с перманганатом калия (FeCl2+KMnO4):
29. Уравнение реакции хлорида железа с тетраоксидом трисвинца (FeCl2+(Pb2Pb)O4):
30. Уравнение реакции хлорида железа с азотной кислотой (FeCl2+HNO3):
31. Уравнение реакции хлорида стронция с дихроматом калия (SnCl2+K2Cr2O7):
Другие соединения хлора
32. Уравнение реакции гипохлорита кальция с медью (Ca(ClO)2+Cu):
33. Уравнение реакции хлората калия с серной кислотой (KClO3+H2SO4):
34. Уравнение реакции хлората натрия с оксидом серы (NaClO3+SO2):
35. Уравнение реакции перхлората калия с алюминием (KClO4+Al):
Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:
Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе
«Метод полуреакций, или электронно-ионного баланса»
Разделы: Химия
Тема: метод полуреакций или электронно-ионного баланса
Цель: расширить и углубить знания об ОВР.
Задачи:
- научить определять возможность протекания ОВР между данными веществами;
- научить устанавливать продукты реакции с опорой на схемы;
- раскрыть сущность метода полуреакций;
- рассмотреть правила и алгоритмы составления уравнений ОВР;
- научить применять полученные знания для решения конкретных задач.
Формы обучения: разъяснение, рассуждение, общая характеристика.
Методы обучения: словесные (беседа, объяснение), наглядные (компьютерные), практические (упражнения).
Общедидактические методы: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, проблемный.
Ход урока.
1. Проверка домашнего задания.
Опрос у доски:
1) Самостоятельная работа у доски : определите тип следующих ОВР:
Подготовка устного ответа: классификация ОВР.
2) Самостоятельная работа у доски: расставить коэффициенты методом электронного баланса, указать окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления:
3) Устный ответ: теория ОВР.
2. Новый материал.
Сегодня на уроке мы познакомимся со способами прогнозирования продуктов в ОВР и новом методе расстановки коэффициентов в ОВР – методе полуреакций или электронно-ионного баланса.
Чтобы написать уравнение реакции, протекающей в смеси заданных веществ, нужно ответить на следующие вопросы:
а) возможна ли в принципе ОВР между данными веществами;
б) если да, то установить продукты реакции;
в) подобрать коэффициенты в уравнении реакции.
Рассмотрим эти вопросы по порядку.
Что касается первого из них, вспомним, что в любой ОВР один из участников окисляется, т.е. повышает свою валентность, а другой – восстанавливается, т.е. понижает валентность. Поэтому реакция невозможна, если оба ее участника находятся в состояниях наиболее высокой или наиболее низкой степени окисления.
Исходя из сказанного, попробуем предположить возможность протекания ОВР.
Например, определим возможна ли ОВР между .
Определите степени окисления элементов.
Учащиеся определяют степени окисления элементов по формулам соединений. Рассматривают строение атомов серы и хлора, определяют высшую и низшую степень окисления элементов.
Формулируем вывод: степени окисления серы (-2) и хлора (-1) являются для них предельно низкими, следовательно, и сера, и хлор могут выступать только в роли восстановителя. Т.е. реакция между невозможна.
Рассмотрим другой пример. Возможно ли взаимодействие между ионами ?
Учащиеся рассматривают степени окисления марганца и хрома в ионах, определяют исходя из строения атомов, что оба металла находятся в высшей степени окисления, следовательно, могут выступать только в роли окислителя. Делают вывод: реакция между ионами и невозможна.
Если же один из участников может повысить, а другой понизить свои степени окисления, реакция в принципе возможна.
Указать продукты реакции только из общих соображений в таких реакциях практически невозможно. Исследование химических свойств элементов как раз и представляет собой экспериментальное выяснение того, при каких условиях его соединения вступают в реакцию с другими элементами и соединениями и какие продукты при этом получаются.
Часто в ОВР участвуют соединения хрома и марганца. Особый интерес представляет поведение пероксида водорода в ОВР. Для прогнозирования продуктов реакций с их участием можно использовать следующие схемы.
Учитель проецирует с помощью видеопроектора схемы на экран, учащиеся для удобства имеют схемы на партах (Приложение 1).
Что касается собственно процедуры подбора коэффициентов в уравнениях, то для реакций в растворах удобен так называемый метод полуреакций, или электронно-ионный. В нем сначала записывают и уравнивают отдельно процессы окисления и восстановления, а полная реакция получается их сложением.
Учитель проецирует с помощью видеопроектора схемы на экран, учащиеся для удобства имеют схемы на партах (Приложение 2).
Кроме алгоритма составления полуреакций, необходимо придерживаться нескольких очевидных правил:
- В кислой среде ни в левой, ни в правой части не должно быть ионов Уравнивание осуществляется за счет ионов и молекул воды.
- В щелочной среде ни в левой, ни в правой части не должно быть ионов . Уравнивание осуществляется за счет ионов и молекул воды.
- В нейтральной среде ни ионов , ни в левой части быть не должно. Однако в правой части среди продуктов реакции они могут появиться.
Рассмотрим, как работают предложенные схемы на конкретных примерах.
Задача. Закончить уравнение реакции между бихроматом калия и соляной кислотой.
Ион содержит хром в его высшей степени окисления, следовательно, может выступать только в роли окислителя. По схеме составим полуреакцию, учитывая, что среда кислотная (HCl).
Полуреакция восстановления:
Ионы могут только окисляться, т.к. хлор имеет самую низшую степень окисления. Составим полуреакцию окисления:
Суммируем сначала левые, а затем правые части полуреакций, не забывая предварительно умножить множитель на коэффициент, если он стоит перед формулой.
Получили сокращенное ионное уравнение.
Добавляем недостающие катионы или анионы, учитывая, что количество добавляемых ионов в правую и левую части ионного уравнения должно быть одинаковым.
В данном случае источником ионов ─ была соль , поэтому с каждым молем в раствор попадает 2 моль ионов . В реакции они участия не принимают, поэтому в неизменном виде должны перейти в правую часть уравнения. Вместе с 14 моль ионов в раствор вносится 14 моль ионов . Из них 6 участвует в реакции в качестве восстановителя, а остальные 8, как и ионы , в неизменном виде остаются после реакции, т.е. дописываются в правую часть.
В результате получаем:
После этого можно объединить ионы в формулы реальных веществ:
Рассмотрим другой пример.
Задача. Закончить уравнение реакции → …
Ион содержит марганец в его высшей степени окисления, следовательно, может выступать только в роли окислителя. По схеме составим полуреакцию, учитывая, что среда нейтральная.
Полуреакция восстановления:
Если ион будет выступать в роли окислителя, то пероксид водорода — в роли восстановителя. По схеме составляем полуреакцию восстановления:
Оформляем уравнение ОВР, протекающей в нейтральной среде:
- Т.к в нейтральной среде ни ионов , ни в левой части быть не должно, значит, для уравнивания атомов кислорода в правую часть добавляем воду:
- Оформление полуреакции становится подобным оформлению полуреакции в щелочной среде: в противоположную часть добавляем удвоенное число гидроксид-ионов:
- Перед ставим коэффициент, показывающий разницу в числе атомов кислорода в правой и левой частях полуреакций, а перед — его удвоенный коэффициент:
- Подсчитываем заряды в полуреакциях, уравниваем заряд. Балансируем (уравниваем) число отданных и принятых электронов в полуреакциях:
- Суммируем сначала левые, а затем правые части полуреакций, не забывая предварительно умножить множитель на коэффициент, если он стоит перед формулой:
- Сокращаем в правой и левой части одинаковые молекулы и ионы:
Таким образом, получаем ионное уравнение.
- Добавляем недостающие катионы или анионы, учитывая, что количество добавляемых ионов в правую и левую части ионного уравнения должно быть одинаковым:
Также рассмотрим пример ОВР, протекающей с щелочной среде.
Задача. Закончить уравнение реакции:
Определяем окислитель и восстановитель в данной ОВР. В нитрате ртути (II) ртуть содержится в ее высшей степени окисления, следовательно, может выступать только в роли окислителя. Составим полуреакцию восстановления.
Полуреакция восстановления:
- Если ион будет выступать в роли окислителя, то пероксид водорода — в роли восстановителя. По схеме составляем полуреакцию восстановления пероксида водорода в щелочной среде:
- Оформляем уравнение ОВР, протекающей в щелочной среде:
- Добавляем недостающие катионы и анионы.
Преимущества электронно-ионного метода при составлении уравнений реакций и подборе коэффициентов в сравнении с методом электронного баланса особенно проявляются при составлении уравнений реакций с участием органических соединений.
Задача. Составьте уравнение окисления ацетилена раствором до щавелевой кислоты в нейтральной среде.
Составляем схему реакции:
выступаем в роли окислителя, т.к. содержит марганец в его высшей степени окисления.
Следовательно, схема полуреакции восстановления имеет вид:
Схема полуреакции окисления:
Оформляем уравнение ОВР, протекающей в нейтральной среде:
- Т.к в нейтральной среде ни ионов , ни в левой части быть не должно, значит, для уравнивания атомов кислорода в правую часть добавляем воду:
- Оформление полуреакции становится подобным оформлению полуреакции в щелочной среде: в противоположную часть добавляем удвоенное число гидроксид-ионов. Перед ставим коэффициент, показывающий разницу в числе атомов кислорода в правой и левой частях полуреакций, а перед его удвоенный коэффициент. Подсчитываем заряды в полуреакциях, уравниваем заряд. Балансируем (уравниваем) число отданных и принятых электронов в полуреакциях:
- Составляем ионное уравнение:
- Сокращаем в правой и левой части одинаковые молекулы, добавляем недостающие катионы:
Задача. Составьте уравнение реакции окисления фенола дихроматом калия в кислой среде до хинона:
Ион содержит хром в его высшей степени окисления, следовательно, может выступать только в роли окислителя. По схеме составим полуреакцию, учитывая, что среда кислотная .
Используем правила оформления уравнений ОВР, протекающих в кислотной среде.
Сокращаем в правой и левой части одинаковые молекулы, добавляем недостающие катионыи анионы:
Рассмотрев метод электронно-ионного баланса или метод полуреакций можно выделить следующие достоинства данного метода:
- Рассматриваются реально существующие ионы и вещества.
- Не нужно знать все получающиеся вещества, они появляются в уравнении реакции при его выводе.
- Необязательно знать степени окисления. Понятие степени окисления в органической химии употребляется реже, чем о неорганической химии.
- Этот метод дает сведения не только о числе электронов, участвующих в каждой полуреакции, но и о том, как изменяется среда.
- Сокращенные ионные уравнения лучше передают смысл протекающих процессов и позволяют делать определенные предположения о строении продуктов реакции.
Домашнее задание: Закончить уравнения:
В качестве проверочной работы по изученной теме предлагаю учащимся лабораторные опыты. Учащимся необходимо провести ОВР, объяснить происходящие явления, составив уравнения реакций с помощью метода полуреакций.
Лабораторные опыты «Окислительно-восстановительные реакции»
В три стакана налейте малиновый раствор перманганата калия. Добавьте в первый стакан немного раствора серной кислоты, во второй – воду, в третий – концентрированный раствор гидроксида калия. Окраска растворов при этом не изменяется. Добавьте во все стаканы по 5 мл сульфита калия и хорошо перемешайте смеси стеклянной палочкой.
Задание: объясните изменение окраски растворов, составив ОВР методом полуреакций.
Литература:
Д.Д. Друзцова, Л.Б. Бестаева Окислительно-восстановительные реакции. – М.:Дрофа,2005.
Соли хрома: химические свойства и получение
Соли хрома
Соли хрома (II)
Все соли хрома (II) – сильные восстановители. В растворах окисляются даже кислородом воздуха.
Например , хлорид хрома (II) окисляется кислородом в растворе в присутствии щелочи до соединений хрома (III):
Концентрированные кислоты-окислители (азотная и серная) также окисляют соединения хрома (II):
Соли хрома (III)
Хром с валентностью III образует два типа солей:
- Соли, в которых хром (III) является катионом. Например , хлорид хрома (III) CrCl3.
- Соли, в которых хром (III) входит в состав кислотного остатка – хромиты и гидроксокомплексы хрома (III) . Например , хромит калия, KCrO2. или гексагидроксохромат (III) калия K3[Cr(OH)6].
1. Соли хрома (III) проявляют слабые восстановительные свойства . окисляются под действием сильных окислителей в щелочной среде.
Например , бром в присутствии гидроксида калия окисляет хлорид хрома (III):
2CrCl3 + 3Br2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 6KBr + 6KCl + 8H2O
или сульфат хрома (III):
Пероксид водорода в присутствии щелочи также окисляет соли хрома (III):
Даже перманганат калия в щелочной среде окисляет соли хрома (III):
Комплексные соли хрома (III) также окисляются сильными окислителями в присутствии щелочей.
Например , гексагидроксохроматы окисляются бромом в щелочи:
Оксид свинца (IV) также окисляет хромиты:
2. Соли хрома (III) в щелочной среде образуют гидроксид хрома (III), который сразу растворяется, образуя гидроксокомплекс.
2CrCl3 + 6KOH → 2Cr(OH)3 + 6KCl
3. Более активные металлы вытесняют хром (III) из солей.
Например , цинк реагирует с хлоридом хрома (III):
Гидролиз солей хрома (III)
Растворимые соли хрома (III) и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:
I ступень: Cr 3+ + H2O = CrOH 2+ + H +
II ступень: CrOH 2+ + H2O = Cr(OH )2 + + H +
Однако сульфиды, сульфиты, карбонаты хрома (III) и их кислые соли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой в момент образования.
Например , при сливании растворов солей хрома (III) и сульфита, гидросульфита, карбоната или сульфида натрия протекает взаимный гидролиз:
Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.
Хромиты
Соли, в которых хром (III) входит в состав кислотного остатка (хромиты) — образуются из оксида хрома (III) при сплавлении с щелочами и основными оксидами:
Для понимания свойств хромитов их удобно мысленно разделить на два отдельных вещества.
Например , хромит натрия мы поделим мысленно на два вещества: оксид хрома (III) и оксид натрия.
NaСrO2 разделяем на Na2O и Cr2O3
При этом очевидно, что хромиты реагируют с кислотами. При недостатке кислоты образуется гидроксид хрома (III):
NaCrO2 + HCl (недостаток) + H2O → Cr(OH)3 + NaCl
В избытке кислоты гидроксид хрома (III) не образуется:
NaCrO2 + 4HCl (избыток) → CrCl3 + NaCl + 2H2O
NaCrO2 + 4HCl → CrCl3 + NaCl + 2H2O
Под действием избытка воды хромиты гидролизуются:
Соли хрома (VI)
Оксиду хрома ( VI ) соответствуют две кислоты – хромовая Н2 CrO 4 и дихромовая Н2 Cr 2 O 7. Поэтому хром в степени окисления +6 образует два типа солей: хроматы и дихроматы.
Например , хромат калия K2CrO4 и дихромат калия K2Cr2O7.
1. Различить эти соли довольно легко: хроматы желтые, а дихроматы оранжевые. Хроматы устойчивы в щелочной среде, а дихроматы устойчивы в кислой среде.
При добавлении к хроматам кислот они переходят в дихроматы.
Например , хромат калия взаимодействует с серной кислотой и разбавленной соляной кислотой с образованием дихромата калия:
И наоборот: дихроматы реагируют с щелочами с образованием хроматов.
Например , дихромат калия взаимодействует с гидроксидом калия с образованием хромата калия:
Видеоопыт взаимных переходов хроматов и дихроматов при добавлении кислоты или щелочи можно посмотреть здесь.
2. Хроматы и дихроматы проявляют сильные окислительные свойства. При взаимодействии с восстановителями они восстанавливаются до соединений хрома (III).
В нейтральной среде хроматы и дихроматы восстанавливаются до гидроксида хрома (III).
Например , дихромат калия реагирует с сульфитом натрия в нейтральной среде:
Хромат калия окисляет сульфид аммония:
При взаимодействии с восстановителями в щелочной среде хроматы и дихроматы образуют комплексные соли.
Например , хромат калия окисляет гидросульфид аммония в щелочной среде:
Хромат натрия окисляет сернистый газ:
Хромат натрия окисляет сульфид натрия:
При взаимодействии с восстановителями в кислой среде хроматы и дихроматы образуют соли хрома (III).
Например , дихромат калия окисляет сероводород в присутствии серной кислоты:
Дихромат калия окисляет йодид калия, фосфид кальция, соединения железа (II), сернистый газ, концентрированную соляную кислоту:
http://urok.1sept.ru/articles/520408
http://chemege.ru/soli-chroma/