Какие свойства овр проявляет иодид ион
На окислительно-восстановительных реакциях основаны многочисленные методы химического анализа. В этой главе описываются свойства и применение некоторых наиболее распространенных окислительно-восстановительных титрантов. Сначала рассмотрены три самых сильных окислителя, используемые в редокс титриметрии — перманганат калия, бихромат калия и церий(IV), затем система трииодид — иодид, в которой трииодид-ион выступает в качестве окислителя в соответствующих реакциях, а иодид-ион — в качестве восстановителя со многими окислителями. Далее, обсуждено аналитическое применение иодата, перйодата и бромата — особенно для определения органических веществ. И наконец, вкратце охарактеризованы такие ценные восстановительные титранты, как железо(II), титан(III) и хром(II). [c.315]
Одна и та же пара может служить и окислителем и восстановителем в зависимости от того, с какой другой парой она реагирует. Например, бром является окислителем по отношению к иодид-иону, а бромид-ион — восстановителем по отношению к хлору. Окислительный потенциал различен в зависимости от получаемых продуктов восстановления. [c.111]
Сульфид-ион S ” является сильным восстановителем (легко обесцвечивает раствор иода) хлорид-ион СГ, бромид-ион Вг, иодид-ион Г, [c.450]
Иодид-ион является восстановителем умеренной силы, его применяют для определения большого числа окислителей. Прямое титрование стандартным раствором К1 не используют из-за трудностей индикации конечной точки титрования прекращение образования свободного иода с помощью крахмала заметить нельзя. Поэтому для определения окислителей иодометрическим методом применяют способ титрования по замещению. Прямое титрование окислителей стандартным раствором тиосульфата натрия невозможно в связи с тем, что только Ь в нейтральной или слабокислой среде окисляет ион ЗгОз быстро в соответствии со стехиометрией реакции [c.309]
Введение избытка роданида обеспечивает образование роданидного комплекса железа даже при большом содержании хлоридов. Кроме того, определению железа мешают фториды, фосфаты, арсенаты и тартраты, ослабляющие окраску даже в кислой среде. При небольшой кислотности раствора сильное влияние оказывают также сульфат- и ацетат-ионы. Из восстановителей, мешающих определению железа, следует отметить сульфид-, сульфит-, иодид-ионы и др., а из окислителей — перманганат, перекись водорода, нитрит, медь, концентрированную азотную кислоту и др. В присутствии азотистой кислоты роданид образует окрашенные соединения даже без железа. Роданид аммония часто содержит некоторое количество тиомочевины последняя восстанавливает железо до двухвалентного. Поэтому лучше пользоваться роданидом калия. [c.122]
В этой реакции элементарный хлор является окислителем, а иодоводород, точнее иодид-ионы,— восстановителем атомы хлора, приобретая электроны, понижают свое окислительное число от нуля до —1, т. е. восстанавливаются, а иодид-ионы, отдавая электроны, повышают свое окислительное число от —1 до О, т. е. окисляются. [c.240]
Обнаружение бромид- и иодид-ионов хлором в момент его образования. Вследствие сравнительно малой растворимости хлора в воде даже насыщенный раствор его является менее эффективным окислителем, чем хлор, непосредственно вступающий в контакт с восстановителем в растворе в момент своего образования. [c.156]
К первой группе в рамках этой классификации относят анионы-окислители, окисляющие иодид-ионы Г в сернокислой среде до молекулярного иода I2. В табл. 16.2 таких анионов — четыре бромат-анион BrOj, арсенат-анион AsO , нитрат-анион N0, (хотя этот анион в слабо кислой среде практически не реапфует с иодид-ионами) и нитрит-анион NO . Последний анион иногда относят ко второй группе анионои-восстановителей, поскольку, в зависимости от условий, нитрит-анион может реагировать и как окислитель, и как восстановитель. Групповым реагентом на анионы-окислители первой группы является водный раствор иодида калия KI в сернокислой среде. [c.421]
Полученный комплекс затем реагирует соответственно с окислителем или восстановителем, принадлежащим к другой окислительно-восстановительной паре Ок1 + Вса = ВС -+0к2. При этом частица катализатора вновь освобождается. Например, вольфрамовая кислота в виде комплекса с перекисью водорода легко окисляет иодид-ион до свободного иода в кислой среде и сама выделяется в неизменном виде. [c.115]
Общепринятых и надежных схем систематического анализа анионов пока еще нет. Анализ обычно начинают с предварительных опытов, в которых выясняют отнощение содержащихся в исследуемом образце анионов к некоторым окислителям, восстановителям и осадителям. Добавлением иодид-иоиов и подкислением раствора устанавливают наличие или отсутствие таких окислителей, которые в кислой среде способны окислить иодид-ионы до иода. Опыт с перманганатом калия в присутствии серной кислоты дает информацию о присутствии или отсутствии анионов, которые в этих условиях могут проявлять восстановительные свойства. Проверяют также наличие или отсутствие анионов, способных к образованию малорастворимых соединений с ионами бария и серебра в кислой среде. Полезные сведения иногда можно получить воздействием на исследуемое вещество разбавленной и концентрированной серной кислотой. [c.21]
Нитрит-ион — восстановитель он окисляется до нитрат-иона бромом, перманганат-ионом, хромат-ионом и другими аналогичными окислителями. В то же время нитрит-ион и сам может быть окислителем, способным окислять иодид-ион до иода. Это свойство лежит в основе метода, позволяющего по крахмальной пробе (окрашивание крахмала иодом в серо-синий цвет) отличать нитрит-ионы от нитрат-ионов, которые не окисляют иодид-ионы так легко. [c.232]
Для анализа пероксидов в окисленных органических веществах рекомендуется метод, основанный на восстановлении железом (И), и иодометрические методы. В большинстве предложенных иодометрических методов в качестве восстановителя пероксидов применяют иодид-ион в уксусной кислоте с добавлением сильной неорганической кислоты или без нее. Примерами таких [c.256]
Иодид-ионы не только служат восстановителем, но также оказывают огромное влияние на потенциал пары Си” — Си , которое связано с некоторой, хоть и небольшой, растворимостью иодида меди(1) (Д 8р = 10 ). Медь(1), обычно нестабильная в воде в больших концентрациях, так как она диспропорционирует на Си” и металлическую медь, стабилизируется в результате образования иодида меди. Полуреакция [c.392]
Иодид-ион не только служит восстановителем, но также оказывает огромное влияние на потенциал пары —Си , которое связано с некоторой, хоть н небольшой, растворимостью иодида меди (/ sp= 10 2). Медь (I), обычно неустойчивая в больших концентрациях, так как она диспропорционирует на и металлическую медь, стабилизируется в результате образования иодида меди. Полуреакция [c.453]
Чаще всего в качестве стандартного восстановителя применяют тиосульфат натрия. В большинстве случаев к окислителям добавляют иодид-ионы и титруют выделившийся иод раствором тиосульфата. [c.362]
Нитрит-ион — восстановитель он окисляется до нитрат-иона бромом, ионом перманганата, хромат-ионом и другими аналогичными окислителями. В то же время он является окислителем, способным окислить иодид-ионы до иода. [c.309]
Вторая группа включает анионы-восстановители, которые в водных растворах способны восстанавливать иод Ь до иодид-ионов Г или обесцвечивают водный сернокислый раствор перманганата калия КМПО4, восстанавливая марганец(УП) в перманганат-ионе MnO до марганца(П) — катионов Мп “. В табл. 16.2 перечислены 11 таких анионов-восстановителей сульфид-анион S “, сульфит-анион SO,”, тиосульфат-анион SjOj-, арсенит-анион AsO, , нитрит-анион N ) , (иногда е)о [c.421]
При определении окислителей с высоким окислительным потенциалом и восстановителей с низким окислительным потенциалом реакции (/) и (2) практически доходят до конца. При действии же слабых восстановителей и слабых окислителей , имеющих окислительный потенциал, близкий к потенциалу системы 12/21 , реакции обратимы. Чтобы реакция (1) протекала более полно в сторону образования иодид-ионов, необходимо проводить ее в слабощелочной среде в присутствии избытка иода и избегать избытка иодидов. [c.361]
Азотная кислота, особенно концентрированная, — сильный окислитель. Азотистая кислота может быть и окислителем и восстановителем. Так, она окисляет иодид-ионы [c.162]
Уравнение (13.7) записано схематично, так как в практике для увеличения растворимости Ь используют растворы иода в KI, а в этой системе образуются иодидные комплексы типа 1г. Однако для простоты обычно оставляют схему записи (13.7), тем более, что образование 1г лишь незначительно сказывается на величине стандартного потенциала. Судя по численному значению стандартного потенциала пары Ь/ ” — (0,545 В), свободный иод (или 1Г) в раст воре является окислителем средней силы, а иодид-ион 1 — средним по силе восстановителем. В титри-метрйческих методах используют и окислительные свойства иода и восстановительные иодида. Методы, основанные на прямом [c.276]
Если в реакционной системе нет восстановителя, подвергающегося окислению, то выделяется молекулярный кислород Ог-[О] — очень сильный окислитель, молекулярный кнсло )од О2 — значительно слабее (при нагревании связь кислород—кислород р.ззрыхляется и активность возрастает), а озон Оз — очень сильный окислитель. Например, О2 не окисляет иодид-ион, а Оз — окисляет [c.215]
Большинство элементов, образующих анионы, обладают переменной валентностью и при действии окислителей или восстановителей изменяют степень окисления, при этом меняется и состав аниона. Хлорид-ион, например, можно окислить до С1г, С10 , СЮз , С1О4 . Иодид-ионы окисляются до Ь, Ю4 сульфид-ион 5 – —до 802, 804 – анионы ЫОз можно восстановить до N02, на, N2, NHз. [c.203]
Анионы-восстановители (8 , I”, С1 ) восстанавливают в кислой среде ионы МПО4 , вызывая их обесцвечивание. Ионы-окислители (N03 , Сг042-, УОз , Мо04 ) окисляют иодид-ионы в кислой среде до свободного иода, окрашивают дифениламин в синий цвет. Эти свойства используются для качественного анализа. Окисли-тельно-восстановительные свойства хромат-, нитрат-, иодид-, вана-дат-, молибдат-, вольфрамат-ионов лежат в основе их характерных реакций. [c.204]
Известно, что гальванический элемент работает при условии, когда разно ть потенциалов является положительной величиной. Окислительно-восстановительная реакция может протекать в выбранном направлении при том же условии, т. е. если разность окислительно-восстановительных потенциалов имеет полож1ительное значение, и, следовательно, э. д. с. положительна. Так, например, пусть требуется определить, в какую сторону пойдет реакция между диоксидом свинца (РЬОа) и иодидом калия ) в кислой среде, если концентрация веществ равна 1 г-ион/л. По таблице окислительно-восстановительных потенциалов находим стандартные потенциалы ЕдЛ г/21 =0,54 в и Ео РЬ02/РЬ -+- =1,68 в. Поскольку второй потенциал больше первого, окислителем будет диоксид свинца, а восстановителем иодид ионы Л э. д. с.= 1,68—0,54=1,14 в. Значит, реакция возможна, т. е. 3. д. с. является положительной величиной. [c.34]
Восстановителями могут быть и отрицательно sapAHiemiHe ионы. Теряя электроны, они дают соответствующие нейтральные молекулы так, иодид-ионы при восстановлении фтором образуют молекулу иода [c.277]
В нашем примере реакция протекает в кислой среде, следовательно, продукт восстановления перманганата калия — Мп2 (MnS04). Восстановителем будет иодид-ион, который окислится до молекулярного иода I2. Кроме того, катионы калия с сульфат-ионами образуют сульфат калия K2SO4, а ионы водорода из кислоты с атомами кислорода из КМпО образуют воду. Окончательный вид схемы реакции [c.101]
Быстро действующим восстановителем является иодид-ион 13, стр. 223], так как потенциал пары Лг/Л равен +0,535 в. Время 50%-ного восстановления в растворе, содержащем 10 М Pu(IV), 0,1 М KJ и 0,4 М НС1, при комнатной температуре составляет 2 мин. Скорость восстановления в разбавленной серной кислоте, по всей вероятности, несколько меньше, чем в растворах НС и HNO3. Этот реагент нашел применение при десорбции Pu(IV), сорбированного на ионообменнике. [c.61]
С понижением pH равновесие реакций гидролиза гипоброми тов смещается вправо, и в кислой среде в роли главного действующего начала вь ступает бромноватистая кислота. Учитывая возможность выделения брома при ее разложении, прямое титрование кислых растворов гипобромитов нужно вести с соответствующими предосторожностями. Например, Тараян [261, 262] рекомендует титровать гипобромит-ионы раствором нитрата рту-ти(1) в колбе, закрытой пробкой с отверстием для капилляра бюретки. В косвенных методах титрования предосторожности излишни, так как к гипобромиту добавляют избыток восстановителя, а затем определяют его окисленную форму. Так, гипобромит-ион окисляет в кислом растворе ферроцианид- до феррицианид-иона, а иодид-ион — до свободного иода окисленные формы титруют в первом случае раствором аскорбиновой кислоты [464], во втором — раствород тиосульфата натрия [581, с. 770]. [c.30]
Трииодид-ион является довольно хорошим окислителем, который количественно реагирует с некоторыми восстановителями. Кроме того, иодид-ион довольно легко окисляется, что позволяет провести с его помощью количественное определение многих окислителей. В соответствии с этим, разработаны два основных редокс-метода, использующие полуреакцию трииодид — иодид. Во-первых, прямой метод, когдг [c.332]
Методы, использующие эффект отдачи. Выщелачивание часто применяют при отделении от облученной мишени изотопа, претерпевшего эффект отдачи. Так, при облучении иодистого этила тепловыми нейтронами происходит ядерная реакция Образующиеся горячие атомы короткоживующего изотопа (Т /2 = = 25 мин) покидают исходную молекулу и, взаимодействуя со средой, образуют различные ионные и молекулярные формы. Путем обработки облученной мишени раствором, содержащим какой-либо восстановитель (например, NaHSOs), полученный изотоп g -щелачивают в водную фазу в форме иодид-ионов. [c.199]
Скорости всех изученных к настоящему времени окислительновосстановительных реакций между анионными восстановителями и комплексами Ре и Ре гидропероксидаз, по-видимому, линейно возрастают с концентрацией протонов. Некоторые отклонения от линейности, вероятно, связаны с другими процессами протонирования. В противоположность этому скорости реакций с незаряженными восстановителями (например, с фенолами, аскорбиновой кислотой), как правило, не зависят от pH в примерно нейтральных растворах (в работе [68] представлены сравнительные данные о зависимости скоростей различных реакций от pH). Примерами таких зависящих от pH процессов являются взаимодействия формиат-иона с комплексом Ре каталазы [159], ферроцианида с комплексом Ре каталазы [159] и с комплексом Ре и Ре пероксидазы лрена, однако в последнем случае в области pH выше 8 скорость реакции становится независимой от pH [100]. Такая же зависимость от pH обнаружена при взаимодействии нитрита с комплексами Ре и Ре каталазы и пероксидазы хрена, а также (это, по-видимому, уникальный случай ) с Ре МЬ [159] и при реакциях иодид-ионов с комплексами Ре и Ре пероксидазы хрена [187, [c.207]
Как восстановители в кислой среде изучены тиосульфат-ионы, иодид-ионы, рубеановодородная кислота, некоторые ами-ноазокрасители (метиловый оранжевый, тропеолин 00 и др.). [c.77]
Метод неприменим в присутствии бромид-, иодид-ионов, больших количеств нитрат-, гипохлорит-ионов и других сильных окислителей или восстановителей. Разработано прямое титрование хлоратов в препаратах Na lO и Са(С10)2 [561]. [c.52]
Иодид-ионы в хлориде натрия можно определить кинетическим методом по индикаторной реакции окисления трифепилметано-вого красителя (метилового зеленого) хлорамином Б при pH 4,3 [247]. Этой реакцией можно определить до 10 мкг/мл J . Не мешают определению иодид-ионов 10 -кратные количества ионов SO4 , JOI, JOi, 10 -кратные количества ионов Mg(II) и Ва(П). Мешают реакции сильные окислители и восстановители (ионы ВгОз, MnOI, Сг ОГ, Fe(III), S ). 0 бка метода 2,2-4,7%. [c.158]
Аналитическая химия (1980) — [
c.314
]
Источник
Окислительно-восстановительными называют реакции, которые сопровождаются изменением степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагентов.
Окислением называют процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, который сопровождается повышением степени окисления.
Восстановлением называют процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом, который сопровождается понижением степени окисления.
Окислителем называют реагент, который принимает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции. (Легко запомнить: окислитель — грабитель.)
Восстановителем называют реагент, который отдаёт электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции.
Окислительно-восстановительные реакции делят на реакции межмолекулярного окисления-восстановления, реакции внутримолекулярного окисления-восстановления, реакции диспропорционирования и реакции конмутации.
Для составления окислительно-восстановительных реакций используют метод электронного баланса.
Составление уравнения окислительно-восстановительной реакции осуществляют в несколько стадий.
- Записывают схему уравнения с указанием в левой и правой частях степеней окисления атомов элементов, участвующих в процессах окисления и восстановления.
- Определяют число электронов, приобретаемых или отдаваемых атомами или ионами.
- Уравнивают число присоединённых и отданных электронов введением множителей, исходя из наименьшего кратного для коэффициентов в процессах окисления и восстановления.
- Найденные коэффициенты (их называют основными) подставляют в уравнение реакции перед соответствующими формулами веществ в левой и правой частях.
Пример 1. Реакция алюминия с серой. Записываем схему реакции и указываем изменение степеней окисления:
Атом серы присоединяет два электрона, изменяя свою степень окисления от 0 до –2. Он является окислителем. Атом алюминия отдаёт три электрона, изменяя свою степень окисления от 0 до +3. Он является восстановителем.
Составляем уравнение электронного баланса и уравниваем число присоединённых и отданных электронов:
Подставляем найденные коэффициенты в уравнение реакции и окончательно получаем:
Пример 2. Окисление фосфора хлором. Записываем схему реакции и указываем изменение степеней окисления:
Степень окисления хлора изменяется от 0 до –1, при этом молекула хлора присоединяет два электрона. Хлор является окислителем.
Атом фосфора отдаёт пять электронов, изменяя свою степень окисления от 0 до +5. Он является восстановителем.
Составляем уравнение электронного баланса и уравниваем число присоединённых и отданных электронов:
Электронное уравнение для хлора записывают именно так, поскольку окислителем является молекула хлора, состоящая из двух атомов, и каждый из этих атомов изменяет свою степень окисления от 0 до –1. Коэффициент 5 относится к молекуле хлора в левой части уравнения, а количество атомов хлора в правой части уравнения 5 × 2 = 10.
Подставляем найденные коэффициенты в уравнение реакции и окончательно получаем:
Пример 3. Восстановление оксида железа (II, III) алюминием. Записываем схему реакции и указываем изменение степеней окисления:
Степень окисления железа изменяется от +8/3 до 0, при этом три иона железа (поскольку в исходном оксиде их содержится именно три) присоединяют восемь электронов (3 × 8/3 = 8). Железо является окислителем.
Алюминий отдаёт три электрона, изменяя свою степень окисления от 0 до +3. Он является восстановителем.
Составляем уравнение электронного баланса и уравниваем число присоединенных и отданных электронов:
Электронное уравнение для алюминия записывают именно так, поскольку в состав оксида алюминия входят два атома алюминия. Таким образом, в левой части уравнения основной коэффициент перед оксидом железа (II, III) будет равен 3, а перед алюминием 4 × 2 = 8.
Количество атомов железа в правой части уравнения реакции составит 3 × 3 = 9. Количество молекул оксида алюминия будет равно 8/2 = 4. Окончательно получаем:
Проверяем баланс по кислороду. В левой части уравнения 3 × 4 = 12. В правой части уравнения 4 × 3 = 12. Таким образом, число атомов каждого элемента в отдельности в левой и в правой части химического уравнения равны между собой, и реакция уравнена правильно.
Этот пример наглядно показывает, что дробная степень окисления хотя и не имеет физического смысла, но позволяет правильно уравнять окислительно-восстановительную реакцию.
Очень часто окислительно-восстановительные реакции проходят в растворах в нейтральной, кислой или щелочной среде. В этом случае химические элементы, входящие в состав вещества, образующего среду реакции, свою степень окисления не меняют.
Пример 4. Окисление йодида натрия перманганатом калия в среде серной кислоты. Записываем схему реакции, указываем степени окисления элементов, участвующих в процессах окисления и восстановления:
Атом марганца принимает пять электронов, изменяя свою степень окисления от +7 до +2. Перманганат калия является окислителем.
Два йодид-иона отдают два электрона, образуя молекулу I20. Йодид натрия является восстановителем.
Составляем уравнение электронного баланса и уравниваем число присоединённых и отданных электронов введением множителей:
Найденные коэффициенты подставим в уравнение реакции перед соответствующими формулами веществ в левой и правой частях.
Серная кислота является средой реакции. Ни один из элементов, входящих в состав этого соединения, свою степень окисления не меняет, но сульфат-анион связывает выделяющиеся в результате реакции катионы калия, натрия и марганца. Подсчитаем число сульфат-ионов в правой части. Оно равно 2 + 1 + 5 = 8. Следовательно, перед серной кислотой следует поставить коэффициент 8. Число атомов водорода в левой части уравнения равно 8 × 2 = 16. Отсюда вычисляем коэффициент для воды: 16/2 = 8.
Таким образом, уравнение реакции будет иметь вид:
Правильность баланса проверяем по кислороду. В левой части его 2 × 4 = 8 (перманганат калия); в правой — 8 × 1 = 8 (вода). Следовательно, уравнение составлено правильно.
Пример 5. Окисление сульфида калия манганатом калия в водной среде. Записываем схему реакции, указываем степени окисления элементов, участвующих в процессах окисления и восстановления:
Ион марганца принимает два электрона, изменяя свою степень окисления от +6 до +4. Манганат калия является окислителем.
Сульфид-ион отдаёт два электрона, образуя молекулу S0. Сульфид калия является восстановителем.
Составляем уравнение электронного баланса и уравниваем число присоединённых и отданных электронов введением множителей:
Основные коэффициенты в уравнении реакции равны единице:
Вода является средой реакции. Ни один из элементов, входящих в состав этого соединения, свою степень окисления не меняет.
Гидроксид-ионы связывают выделяющиеся в результате реакции катионы калия. Таких катионов четыре (2 × 2), число атомов водорода также 4 (4 × 1), поэтому перед молекулой воды ставим коэффициент два (4/2 = 2):
Пример 6. Окисление аммиака хлоратом калия в щелочной среде. Записываем схему реакции, указываем степени окисления элементов, участвующих в процессах окисления и восстановления:
Хлор принимает шесть электронов, изменяя свою степень окисления от +5 до –1. Хлорат калия является окислителем.
Азот отдаёт восемь электронов, изменяя свою степень окисления от –3 до +5. Аммиак является восстановителем.
Составляем уравнение электронного баланса, уравниваем число присоединённых и отданных электронов введением множителей, сокращаем кратные коэффициенты:
Проставляем найденные основные коэффициенты в уравнение реакции:
Гидроксид калия является средой реакции. Ни один из элементов, входящих в состав этого соединения, свою степень окисления не меняет.
Катионы калия связывают выделяющиеся в результате реакции нитрат-ионы. Таких анионов три. Следовательно, перед гидроксидом калия ставим коэффициент три:
Число атомов водорода в левой части уравнения равно девяти в аммиаке (3 × 3) = 9 и трём в гидроксиде калия (3 × 1), а их общее число 9 + 3 = 12. Следовательно, перед водой ставим коэффициент (12/2) = 6. Окончательно уравнение реакции будет иметь вид:
Убеждаемся ещё раз в правильности расстановки коэффициентов, сравнивая число атомов кислорода в левой и правой его частях. Оно равно 15.
Довольно часто одно и то же вещество одновременно является окислителем и создаёт среду реакции. Такие реакции характерны для концентрированной серной кислоты и азотной кислоты в любой концентрации. Кроме того, в подобные реакции, но в качестве восстановителя, вступают галогенводородные кислоты с сильными окислителями.
Пример 7. Окисление магния разбавленной азотной кислотой. Записываем схему реакции и указываем изменение степеней окисления:
Степень окисления азота изменяется от +5 до +1, при этом два атома азота присоединяют восемь электронов. Азотная кислота является окислителем.
Магний отдаёт два электрона, изменяя свою степень окисления от 0 до +2. Он является восстановителем.
Составляем уравнение электронного баланса и уравниваем число присоединённых и отданных электронов:
Подставляем найденные коэффициенты перед окислителем и восстановителем в левой части уравнения реакции и перед продуктами окисления и восстановления в правой части уравнения реакции:
При этом в правой части уравнения реакции имеется 4 × 2 = 8 нитрат-ионов, не изменивших свою степень окисления. Очевидно, что для этого в правую часть уравнения реакции следует добавить ещё 8 молекул HNO3. Тогда общее количество молекул азотной кислоты в правой части уравнения составит 2 + 8 = 10.
В этих молекулах содержатся 10 × 1 = 10 атомов водорода. Такое же количество атомов водорода должно быть и в правой части уравнения. Следовательно, перед молекулой воды следует подставить коэффициент 10/2 = 5, и уравнение окончательно будет иметь вид:
Окончательно проверяем правильность баланса, подсчитывая число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения. В левой части 10 × 3 = 30. В правой части (2 × 3) × 4 = 24 в нитрате магния, 1 в оксиде азота (I) и 5 × 1 = 5 в молекуле воды. Итого 24 + 1 + 5 = 30. Таким образом, реакция полностью уравнена.
Пример 8. Взаимодействие соляной кислоты с оксидом марганца (IV). Записываем схему реакции и указываем изменение степеней окисления:
Степень окисления марганца изменяется от +4 до +2, при этом марганец присоединяет два электрона. Оксид марганца (IV) является окислителем.
Два хлорид-иона отдают два электрона, образуя молекулу Cl20, хлористый водород является восстановителем.
Составляем электронное уравнение и уравниваем число присоединённых и отданных электронов, сокращаем кратные коэффициенты:
При этом коэффициент 1 изначально относится к двум хлорид-ионам и к одной молекуле Cl2. Подставляем найденные коэффициенты перед окислителем и восстановителем в левой части уравнения реакции и перед продуктами окисления и восстановления в правой части уравнения реакции:
При этом в правой части уравнения реакции имеется 1 × 2 = 2 хлорид-иона, не изменивших свою степень окисления. Эти хлорид-ионы в окислительно-восстановительной реакции не участвовали. Очевидно, что для этого в правую часть уравнения реакции следует добавить 2 молекулы HCl. Тогда общее количество молекул HCl в правой части уравнения составит 2 + 2 = 4. В этих молекулах будет содержаться 4 × 1 = 4 атома водорода. Такое же количество атомов водорода должно быть и в правой части уравнения. Тогда перед молекулой воды следует подставить коэффициент 4/2 = 2, и уравнение в окончательном виде будет иметь вид:
Проверяем правильность баланса, подсчитывая число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения. В левой части оно составляет 1 × 2 = 2 в оксиде марганца (IV), а в правой части 2 × 1 = 2 в молекуле воды. Таким образом, реакция полностью уравнена.
В качестве окислителя могут выступать нейтральные атомы и молекулы, положительно заряженные ионы металлов, сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металлов и неметаллов в состоянии положительной степени окисления и др.
Ниже приведены сведения о некоторых наиболее распространенных окислителях, имеющих важное практическое значение.
Кислород. Сильный окислитель, окислительная способность значительно возрастает при нагревании. Кислород взаимодействует непосредственно с большинством простых веществ, кроме галогенов, благородных металлов Ag, Au, Pt и благородных газов, с образованием оксидов:
Взаимодействие натрия с кислородом приводит к пероксиду натрия:
Более активные щелочные металлы (K, Rb, Cs) при взаимодействии с кислородом дают надпероксиды типа ЭО2:
В своих соединениях кислород, как правило, проявляет степень окисления –2. Применяется кислород в химической промышленности, в различных производственных процессах в металлургической промышленности, для получения высоких температур. С участием кислорода идут многочисленные чрезвычайно важные жизненные процессы: дыхание, окисление аминокислот, жиров, углеводов. Только немногие живые организмы, называемые анаэробными, могут обходиться без кислорода.
Реакции, иллюстрирующие окислительные свойства кислорода при его взаимодействии с различными неорганическими веществами, приведены в уроке 14.
Озон. Обладает ещё большей по сравнению с кислородом окислительной способностью. Озон окисляет все металлы, за исключением золота, платины и некоторых других, при этом, как правило, образуются соответствующие высшие оксиды элементов, реже — пероксиды и озониды, например:
Озон окисляет оксиды элементов с промежуточной степенью окисления в высшие оксиды.
Перманганат калия. Является сильным окислителем, широко применяется в лабораторной практике. Характер восстановления перманганата калия зависит от среды, в которой протекает реакция. В кислой среде перманганат калия восстанавливается до солей Mn2+, в нейтральной или слабощелочной — до MnO2, а в сильнощелочной он переходит в манганат-ион MnO42–. Данные переходы описываются следующими уравнениями
Перманганат калия способен окислять сульфиды в сульфаты, нитриты в нитраты, бромиды и йодиды — до брома и йода, соляную кислоту до хлора и т. д.:
Хромат и бихромат калия. Эти соединения широко применяют в качестве окислителей в неорганических и органических синтезах. Взаимные переходы хромат- и бихромат-ионов очень легко протекают в растворах, что можно описать следующим уравнением обратимой реакции:
Соединения хрома (VI) — сильные окислители. В окислительно-восстановительных процессах они переходят в производные Cr (III). В нейтральной среде образуется гидроксид хрома (III), например:
В кислой среде образуются ионы Cr3+:
В щелочной — производные анионного комплекса [Cr(OH)6]3–:
В качестве восстановителя могут выступать нейтральные атомы, отрицательно заряженные ионы неметаллов, положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления, сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в промежуточной степени окисления, электрический ток на катоде и др.
Ниже приведены сведения о некоторых наиболее распространённых восстановителях, имеющих важное практическое значение.
Углерод. Углерод широко применяют в качестве восстановителя в неорганических синтезах. При этом в качестве продуктов окисления может образовываться углекислый газ, или оксид углерода (II). При восстановлении оксидов металлов могут образовываться свободные металлы, реже — карбиды металлов.
Восстановительные свойства углерод проявляет также в реакции получения водяного газа:
Полученную смесь водорода и оксида углерода (II) широко применяют для синтеза органических соединений.
Оксид углерода (II). Широко применяют в металлургии при восстановлении металлов из их оксидов, например:
Водород. Широко применяют в качестве восстановителя в неорганических синтезах (водородотермия) для получения чистого вольфрама, молибдена, галлия, германия и т. д.:
Тренировочные задания
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты, определите окислитель и восстановитель в уравнении реакции, схема которой:
1. Al + H2O + KNO3 + KOH → K[Al(OH)4] + NH3↑.
2. KNO3 + Al → KAlO2 + Al2O3 + N2.
3. Na2O2 + H2SO4 + KMnO4 → O2↑ + MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O.
4. NaCl + H2SO4 + MnO2 → Cl2 + MnSO4 + Na2SO4 + H2O.
5. NaCl + H2SO4 + KMnO4 → Cl2 + MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O.
6. KNO2 + H2SO4 + MnO2 → MnSO4 + KNO + H2O.
7. KI + H2SO4 + KMnO4 → I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
8. KI + K2Cr2O7 + H2SO4 → I2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
9. C + K2Cr2O7 + H2SO4 → CO2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
10. PbO2 + HNO3 + KI → Pb(NO3)2 + I2 + KNO3 + H2O.
11. PbO2 + HNO3 + Mn(NO3)2 → Pb(NO3)2 + HMnO4 + H2O.
12. NaNO2 + KMnO4 + H2SO4 → NaNO3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
13. KNO2 + KMnO4 + H2SO4 → KNO3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
14. KNO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → KNO3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
15. KNO2 + KI + H2SO4 → NO + I2 + K2SO4 + H2O.
16. KNO2 + FeSO4 + H2SO4 → NO + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
17. Ca3(PO4)2 + C + SiO2 → CaSiO3 + P + CO.
18. Sb + HNO3 → Sb2O5 + NO2 + H2O.
19. H2O2 + H2SO4 + KMnO4 → MnSO4 + O2 + H2O + K2SO4.
20. S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O.
21. H2S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O.
22. H2S + KMnO4 → MnO2 + S + H2O + KOH.
23. H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 → S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
24. KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 → MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O.
25. KMnO4 + Na2SO3 + H2O → MnO2 + Na2SO4 + KOH.
26. KMnO4 + Na2SO3 + KOH → K2MnO4 + Na2SO4 + H2O.
27. K2Cr2O7 + K2SO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
28. H2SO4 + C → SO2 + CO2 + H2O.
29. H2SO4 + Zn → ZnSO4 + H2S + H2O.
30. H2SO4 + KBr → SO2 + Br2 + KHSO4 + H2O.
31. H2SO4 + KI → H2S + I2 + K2SO4 + H2O.
32. PbO2 + HCl → PbCl2 + Cl2 + H2O.
33. K2Cr2O7 + HCl → CrCl3 + Cl2 + KCl + H2O.
34. KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O.
35. KClO3 + HCl → KCl + Cl2 + H2O.
36. HClO3 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + HCl + H2O.
37. NaBrO3 + NaBr + H2SO4 → Br2 + Na2SO4 + H2O.
38. HNO3 + I2 → HIO3 + NO2 + H2O.
39. HNO3 + I2 → HIO3 + NO + H2O.
40. H2SO4 + HI → I2 + H2S + S + H2O.
41. Fe2(SO4)3 + HI → FeSO4 + I2 + H2SO4.
42. HIO3 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + I2 + H2O.
43. NaIO3 + NaI + H2SO4 → I2 + Na2SO4 + H2O.
44. KMnO4 + Cu2O + H2SO4 → MnSO4 + CuSO4 + K2SO4 + H2O.
45. HNO3 + Cu2S → CuSO4 + Cu(NO3)2 + NO2 + H2O.
46. H2SO4 + Cu2S → CuSO4 + SO2 + H2O.
47. Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O.
48. Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2O + H2O.
49. PH3 + KMnO4 + H2SO4 → H3PO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
50. FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
51. H2S + KMnO4 + H2SO4 → S + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
52. Ca3P2 + KMnO4 + H2SO4 → CaSO4 + H3PO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
Ответы
Источник