_,_ пост, ток _ , , п _ , „Ж

2A1CL > 2А1° + 3C1JT.

« распл. *

6. Алюминий —> оксид алюминия:

I—12е-|

4А1° + 302 -> 2А132+032-.

А120а -> А13+ + АЮд3" 2А1О33--6е-»ЗО0 + А12О3 60° 3021 А13+ + Зе -> Al4

7. Оксид алюминия —> алюминий:

катод

А13

восст. окисл.

A10J-

А1°1

Oft 2А1203

> 4А1°1 4- ЗО.Т.

Пример 1. Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществлять следующие превращения:

Си -> Cu(N03)2 -> Си(ОН)2 -> CuCl Си.

Решение.

Нитрат меди получается из металлической меди при ее взаимодействии с азотной кислотой (концентрированной или разбавленной до средних концентраций). Например:

Си + 4НШ3(конц) -> Cu(N03)2+ 2N02 + 2Н20 (1);

Си 4- 4Н+ + 2N03 -> Си2+ + 2N02 4- 2Н20.

Реакция протекает при комнатной температуре и еще лучше — при нагревании. По механизму течения реакция принадлежит к типу реакций замещения. Атомы меди с нулевой степенью окисления окисляются в ионы меди со степенью окисления +2 и являются восстановителями, атомы азота со степенью окисления +5 с молекуле HNOg восстанавливаются в атомы азота со степенью окисления +4 в молекулы N02 и являются окислителями. Можно сказать и так: Си — восстановитель, HNOg — окислитель. Составляем уравнение электронного баланса:

1, окисление

2, восстановление.

Основные коэффициенты: 1 — у атома меди

и у молекулы Cu(N03)2 и 2 — у молекулы HN03 и N02. Поэтому имеем:

Си + 2HN03 -> Cu(N03)2 + 2N02.

Однако азотная кислота идет не только на окисление, но и на связывание образующихся ионов Си2+. И так как на 1 ион Си2+ в растворе должно приходиться 2 иона N0*, то слева в уравнение реакции необходимо добавить еще 2 молекулы HNOg.

Си + 2HN03(Ha окисление) + 2HN03 (на связывание ионов) —> Cu(N03)2 + 2N02.

Остается подсчитать число атомов водорода и кислорода и уравнять водород и кислород добавлением двух молекул Н20 в правую часть последнего уравнения. При этом мы получим уравнение (1).

Чтобы получить Си(ОН)2 из Cu(N03)2, нужно провести реакцию обмена, добавив к раствору СиС12 раствор NaOH.

CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2l + 2NaCl (2),

Cu2+ 4- 20H = Cu(OH)2|

Это пример получения нерастворимого основания путем реакции обмена между солью и растворимым основанием. Хлорид меди (II) получают из нерастворимого гидроксида Си(ОН)2, добавляя к последнему соляную кислоту.

Cu(OH)2+ 2HC1 = CuCl + 2H20 (3),

Cu(OH)2 4- 2H+ = Cu2+ 4- 2H20.

Эта реакция является реакцией обмена. В то же время эта реакция нейтрализации.

Имея в своем распоряжении раствор СиС12, можно получить металлическую медь двумя способами.

Так как медь — нерастворимый металл, ее можно вытеснить из раствора соли более активным металлом, например железом:

Fe + CuCl2 = Cu! 4- FeCl2 (4),

Fe + Cu2+ = Cui + Fe2+.

Реакция (4) является окислительно-восстановительной. Восстановитель — атомы железа, которые меняют свою степень окисления от нулевой до +2, окислитель — ионы меди, меняющие степень окисления от +2 до нулевой. Ионы железа окисляются, ионы меди — восстанавливаются. Уравнение электронного баланса:

1, окисление 1, восстановление. Отсюда вытекает, что все коэффициенты в уравнении (4) равны единице.

Металлическую медь из водного раствора СиС12 можно получить, проведя электролиз раствора. Медь — малоактивный металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжения после водорода, поэтому при электролизе водного раствора СиС12 у катода восстанавливаются катионы Си2+: CuCl2 = Си2+ 4- 2С1* (диссоциация в растворе), Cu2+ + 2е = Си0 (восстановление в катоде).

Решение. Кислород выделяется из перман-ганата калия при нагревании:

2КМп04 -> К2Мп04 + 2Мп02 4- 02.

Реакция (1) принадлежит к типу реакций разложения и является окислительно-восстановительной реакцией. Атомы марганца в молекуле КМп04 со степенью окисления +7 восстанавливаются в атомы марганца со степенью окисления +6 в молекуле КМп04 и в атомы марганца со степенью окисления +4 в молекулу Мп02. Атомы Мп со степенью окисления +7 — окислители. Атомы кислорода в молекуле КМп04 со степенью окисления -2 окисляются до атомов кислорода в молекуле 02 с нулевой степенью окисления и являются восстановителями. Особенностью данной реакции

является то, что она элемент — отдающий и принимающий электроны — находятся в одной и той же молекуле КМп04.

Уравнение электронного баланса:

восстановление.

Для нахождения коэффициентов подобные окислительно-восстановительные реакции рассматриваются как бы идущими в обратном направлении.

Справа налево:

Мп+6 . 1е = Мп+7 Мп+4 - Зе = Мп+7 0° + 4е = 202

-4е 1

Видно, что для соблюдения электронного баланса необходимо по одной молекуле К2Мп04 и Мп02 (в сумме они отдадут 4 электрона) и одна молекула 02 (она примет 4 электрона). Полученные коэффициенты расставляем в правой части уравнения (1), левая часть уравнения уравнивается по любому из атомов правой части.

Следующее химическое уравнение в предлагаемом ряду — взаимодействие кислорода с металлическим железом. Известно, что чистое жел