Какой ион проявляет в этой реакции окислительные свойства
Укажите изменение окислительно-восстановительных свойств галогенов при переходе от фтора к йоду Как меняются эти же свойства у соответствующих ионов F , С1 , Вг, J Приведите примеры. [c.150]
Вычислите электродные потенциалы приведенных полуреакций, протекающих в водных растворах с рН = 0, и предскажите характер изменения окислительно-восстановительных свойств веществ по мере повышения концентрации ионов водорода в растворе. [c.251]
Как следует из табл. В.32, восстановительные свойства соединений ослабляются с убыванием порядка связи. Так, гидразин в присутствии ионов Мо + восстанавливает пероксид водорода до воды, окисляясь при этом до N2. Окислительно-восстановительные свойства гидразина сильно зависят от pH [c.536]
Окислительно-восстановительные свойства элементов и их ионов определяются их способностью отдавать или присоединять электроны. Атомы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями, а отдающие их — восстановителями. [c.17]
Окислительно-восстановительные свойства элементов в большой степени зависят от числа электронов на внешней оболочке и радиуса атома или иона. Если на внешней оболочке находится один, два или три электрона, то элемент может быть только восстановителем — присоединение электронов для него практически невозможно (исключение составляют водород и бор). При наличии четырех, пяти, шести или семи электронов возможно проявление и восстановительных, и окислительных [c.17]
Опыт 26. Окислительно-восстановительные свойства иона 0з > а) К раствору диоксида серы в воде приливайте по каплям бромную воду. Опытным путем определите продукты реакции. [c.57]
Хлороводород, строение молекулы. Растворение в воде. Хлороводородная (соляная) кислота, ее соли. Окислительно-восстановительные свойства. Качественная реакция на хлорид-ион. Получение и применение хлороводорода [c.114]
Ион металла при этом восстанавливается в одну из низших валентных форм. В результате совместного действия кислорода и углеводорода ионы металлов часто находятся в разных валентных состояниях, что в среднем соответствует некоторой дробной величине. Так, ион ванадия при окислении нафталина воздухом имеет среднюю валентность 4,3 вместо 5 в УгОб. Очевидно, что состояние иона металла определяется окислительно-восстановительными свойствами среды и зависит от соотношения кислорода и углеводорода, от наличия водяных паров и т. д. При этом в начальный период работы катализатор постепенно формируется в состояние, стабильное для данных условий синтеза, а варьирование условий может изменить его активность и селективность. [c.412]
Периодичность накопления электронов около ядра влечет за собой периодичность в изменении свойств атомов (элементов). Периодически изменяются валентность, радиусы атомов и ионов, окислительно-восстановительные свойства, ионизационные потенциалы, сродство к электрону, температуры плавления и кипения и др. [c.85]
Определение ионов, не обладающих окислительно-восстановительными свойствами (титрование по замещению). Этим методом могут быть определены, например, катионы кальция, стронция, бария, свинца, цинка и др., которые образуют малорастворимые оксалаты. При определении кальция осаждают оксалат кальция, затем после фильтрования и тщательного промывания растворяют осадок в серной кислоте и выделившуюся щавелевую кислоту титруют перманганатом калия. [c.276]
С переменной валентностью многих элементов Н1 аналитической группы связано наличие у ряда образуемых ими ионов окислительно-восстановительных свойств. Например, катионы Сг+++ и Мп++ при действии окислителен способны окисляться в анио- [c.127]
Отсюда возникает возможность двоякого использования окислительно-восстановительных свойств пары 12/21 в титриметрическом анализе для определения восстановителей — окислением их раствором иода и для определения окислителей — восстановлением Г-ионами. [c.396]
Изложенное показывает, что комплексообразование может сильно влиять на окислительно-восстановительные свойства ионов в растворах. Известно очень много комплексов Ре, Со, N1, некоторые из них имеют большое практическое значение. [c.561]
Одним из наиболее важных достоинств полярографического метода анализа является возможность одновременного определения нескольких полярографически активных веществ. Величина 1/2 характеризует природу иона, восстанавливающегося или окисляющегося на электроде. Для обратимого процесса величина 1/2 практически совпадает с величиной стандартного окислительного потенциала. Если в растворе присутствует несколько веществ, различающихся по окислительно-восстановительным свойствам, то в ряде случаев (если 1/ будут отличаться не менее чем на 100 мВ) удается фиксировать волны, соответствующие раздельному восстановлению компонентов смеси на электроде. В этом случае получают полярографический спектр. [c.169]
Приведите примеры реакций, иллюстрирующие окислительные, восстановительные свойства, а также примеры диспропорционирования иона NOr. [c.66]
Опишите окислительно-восстановительные свойства атомов и ионов щелочных металлов. [c.155]
Окислительно-восстановительные свойства галогенов зависят от электроотрицательности, энтальпии диссоциации и других факторов. С увеличением радиуса атомов окислительные свойства галогенов ослабевают. Поэтому легче всего окисляется ио-дид-ион, тогда как фторид-ион не может быть окислен обычными окислителями. [c.497]
При характеристике окислительно-восстановительных свойств сложных соединений необходимо в ряде случаев принимать во внимание степени окисления других атомов, входящих в их состав. Так, подчеркивая восстановительные свойства H I, НВг и HI, обусловленные ионами С1, Вг» и Г, не следует упускать из виду возможность проявления ими же окислительных свойств, обусловленных ионом Н+, например [c.125]
Окислительно-восстановительные свойства свинца и олова. Соединения олова (II) в щелочной среде проявляют восстановительные свойства сильнее, чем в кислой, так как образующиеся атомы связываются кислородом иона ОН» в стан-нат-ион [c.206]
Опыт 4. Окисление алюминия ионами водорода. Внесите кусочек алюминия в 2 н. раствор НС1. Наблюдайте окисление и составьте уравнение происходящей окислительно-восстановительной реакции. Дайте сравнительную характеристику окислительно-восстановитеЛьных свойств атомов и ионов алюминия и водорода. [c.143]
Как и кислородные кислоты галогенов, окислительно-восстановительные свойства проявляют их соли, которые используют главным образом как окислители. Кислородные соединения хлора, брома и иода, проявляя окислительные свойства, восстанавливаются в зависимости от условий реакции до свободного состояния или до отрицательно заряженного иона, например [c.126]
Об окислительно-восстановительных свойствах простых веществ и соединений можно судить, руководствуясь периодической системой элементов Д. И. Менделеева. Типичными окислителями являются а) простые вещества, атомы которых обладают большой электроотрицательностью (элементы VIA и VHA групп), из них наиболее активны фтор, а также кислород и хлор, б) ионы с дефицитом электронов, это простые катионы с высшей или большой степенью окисления, например РЬ Fe Т1 , Се , и сложные анионы, в которых более электроположительный элемент имеет высшую или значительную степень окисления, например (Сг 04) , ( rl O ) (N 03), (Мп 04)-, (S U) -, (сг Оз)- (С1 о -, (В1 0з), (Pb U) , (СГ 0)-, (Вг 0з)-. [c.217]
Участвующие в растворе ионы в данных условиях не обладают характерными окислительно-восстановительными свойствами, а поэтому реакция с Изменением степени окисления заряда ионов произойти не может. Следовательно, данная реакция относится к ионообменным. [c.46]
Чтобы составить уравнение окислительно-восстановительной реакции, необходимо знать, от каких участвующих в реакции атомов, молекул или ионов и к каким атомам, молекулам или ионам переходят электроны и в каком количестве. Это можно установить на основе периодической системы Д. И. Менделеева, зная строение атомов и молекул, окислительно-восстановительные свойства реагирующих веществ (восстановителей и окислителей), условия протекания реакций, правила и методы их составления, значения ионизационных потенциалов, сродства к электрону, электроотрицательности атомов, окислительно-восстановительные потенциалы. [c.89]
Выше было отмечено, что окислительно-восстановительные свойства могут проявляться у нейтральных атомов, молекул, элементарных ионов и сложных ионов. Характеристика нейтральных атомов и молекул дана в табл. 62. [c.197]
Окислительно-восстановительные свойства элементарных веществ и образованных ими элементарных ионов являются перио- [c.140]
Наличие нескольких характерных степеней окисления у марганца предопределяет окислительно-восстановительные свойства его соединений. Перманганат-ион проявляет окислительные свойства в водном растворе при любом значении pH, причем в кислотной среде он — сильный окислитель [c.243]
Оценка окислительно-восстановительных свойств элементарных ионов вытекает из следующих соображений [c.141]
При заполнении графы Окислительно-восстановительные свойства учтите, что вопрос относится не к ионам Н , которые могут быть только окислителями, а к анионам или к молекулам кислоты. Пробу на окислительные свойства проделайте, подействовав на одну-две капли кислоты каплей раствора, в,состав которого входит серная кислота, иодид калия и крахмальный клейстер. Посинение раствора вследствие появления свободного иода укажет на присутствие в кислоте анионов или молекул-окислителей. Восстановительные свойства кислоты исследуйте, подействовав на две-три капли кислоты каплей раствора перманганата калия, подкисленного серной кислотой. Обесцвечивание раствора указывает на восстановительные свойства исследуемой кислоты. [c.297]
Анион 50 Открывают реакцией с ионом Ва » . Кислота сильная, так как водный раствор ее соли с натрием показывает нейтральную реакцию. Ион S0 не обнаруживает резко выраженных окислительно-восстановительных свойств. Кислота устойчивая. Термический распад возможен только при очень высокой температуре. Концентрированная кислота заметно отличается от разбавленной по окислительным свойствам и более резко выраженной способности к гидратации — к обезвоживающему действию. [c.297]
Опыт 15. Окислительно-восстановительные свойства нитрат (1П)-иона. Исследуйте отношение раств1ора нитрита натрия (калия) к подкисленным растворам иоДида калия и оксоманганата (VII) калия. [c.66]
Окислительно-восстановительные свойства сложных отрицательных ионов зависят от величины положительной валентности центрального атома. При максимальной валентности они проявляют окислительные свойства (А), а при промежуточной валентности — окислительно-восстано-вительные свойства (Б). [c.198]
То, что было сказано об окислительно-восстановительных свойствах фторидов, остается справедливым и для хлоридов. Однако, так как хлор более слабый окислитель, чем фтор, то его ион СГ при известных условиях проявляет свои восстановительные свойства. [c.244]
Окислительно-восстановительные свойства нейтральных атомов и ионов можно легко объяснить с помощью периодической системы элементов Менделеева (см. табл. 11). [c.136]
Окислительно-восстановительные свойства элементарных ионов. Элементарные ионы могут быть заряжены отрицательно или положительно. [c.141]
Окислительно-восстановительные свойства сложных ионов. [c.142]
Оквслительно-восстановительные свойства элементарных ионов. Окислительно-восстановительные свойства элементарных ионов обусловливаются строением их электронных оболочек и энергетическими характеристиками энергией ионизации и сродством к электрону. Элементарные анионы образуются при присоединении к нейтральным атомам элементов шестой группы двух [c.151]
Райт и Уэллер [6] изучали влияние добавок на изменение среды. Как известно, образование клешневидных колец изменяет окислительно-восстановительные свойства ионов н поэтому, но-видимому, снособно оказать влияние иа активацию водорода. Присутствие этилендиамина и этилепдиамиптетрауксусной кислоты вызывает уменьшение как скорости, так и степени восстановления хинона и моногидрата ацетата меди(И) в хинолиновом растворс при 100°. Образование металлической меди авторы относят за счет присутствия органического вещества. [c.187]
Каковы окислительно-восстановительные свойства сульфидокарбонат(роданид)-иона Какие атомы иона [c.79]
Двухвалентный кислород в соединении МпО аналогично кислороду в ионе 804 не может быть восстановителем. В реакции участвует разбавленная серная кислота, которая не проявляет окислительно-восстановительных свойств за счет ионов Следовательно, в молекуле N32803 ион 80з » — восстановитель, он отдает 2 электрона и переходит в ион 804 , в молекуле КМПО4 ион Мп04 — окислитель, он в кислой среде принимает 5 электронов и переходит— в ион Мп . [c.198]
Каковы окислительно восстановительные свойства воды Составьте ионно-элекгронные уравнения для воды как окислителя и как восстановителя. [c.153]
Закономерным образом зависят от строения атома окислительно-восстановительные свойства элементов. Восстановительные свойства атомов уменьшаются в группах снизу вверх и в периодах слева направо. Таким образом, наиболее сильные восстановители — щелочные металлы. Окислительные свойства возрастают в периодах слева направо, а в группах — снизу вверх. Следовательно, наиболее сильными окислителями являются галогены, а также кислородсодержащие ионы неметаллов (N03-, ВгОз и т. д.) и металлов в высшей степени окисления (Сг04 -, М.ПО4 и др.). При этом окислительная способность убывает сверху вниз в группах. Восстановительные свойства, возрастающие сверху вниз в группе, могут проявлять и отрицательно заряженные ионы неметаллов (I», и т. д.). [c.33]
В общем случае схема дробного анализа иона М в присутствии ионов Мь Ма, Мз,. .., М составляется следующим образом 1) из характерных реакций иона М выбирают реакцию с высоким индексом избирательности или с наименьшим числом мешающих ионов 2) выбирают реагент, связывающий мешающие ионы в прочные комплексы, но не связывающий определяемый ион М 3) если ионы Мь. .., М обладают окислительно-восстановительными свойствами, подбирают реагент и условия для переведения мешающих ионов в такую степень окисления, в которой они не мешают обнаружению иона М 4) если пункты 2 и 3 не выполнимы, из общих реакций выбирают такую, чтобы ион М и ионы Мь. … М оказались в разных фазах (растворч осадок, раствор газ) 5) если пункт 4 не выполним, подбор общих реакций продолжают до тех пор, пока в одной фазе с М останутся ионы, не мешающие его [c.122]
В результате платина получает положительный заряд, а раствор у поверхности ее — отрицательный заряд за счет образовавшегося избытка ионов С1 . Равновесие в двойном электрическом слое выразится уравнением Ре +е s f Pe2. » Таким образом, возникает положительный потенциал на платине, который будет тем выше, чем больше окислительная способность катиона. И, наоборот, чем сильнее восстановительная активность иона, тем вероятнее отдача электрона им в кристаллическую решетку платины и возникновение отрицательного заряда на ней. Так появляется отрицательный потенцйал на платине в растворе, содержащем ионы Ст . В двойном слое устанавливается равновесие Сг з Сг + е. Потенциал платины в разобранных двух примерах определяется соотношением активных концентраций окисленной и восстановленной формы ионов и характеризует окислительновосстановительную способность каждой из систем Ре , Pe Pt и Сг2, r Pt. Потому потенциал и получил название окислительновосстановительного. Отметим, что это название сохранилось за потенциалами систем только в тех случаях, когда в электродной реакции не участвуют непосредственно металлы газы, хотя очевидно, что во всех случаях причиной возникновения скачка потенциала является окислительно-восстановительный процесс на поверхности электрода, приводящий к образованию двойного электрического слоя и потенциала в нем. Следовательно, потенциал характеризует окислительно-восстановительные свойства системы. [c.195]
Смотреть страницы где упоминается термин Ионы, окислительно-восстановительные свойства:
[c.121]
[c.284]
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