стояние серы и марганца, а в правой - конечное и определить число потерянных S+4 и принятых Mn+7 электронов:

S+4 - 2e = S+6

Mn+7 + 5e = Mn+2.

Общее число электронов, отданных всеми атомами восстановителя, должно быть равно общему числу электронов, принятых всеми атомами окислителя.

5

Определить общее число потерянных и принятых электронов (общее наименьшее кратное). Оно равно 10. 10 электронов теряют 5 атомов серы и присоединяют 2 атома марганца.

s+4 - 2e =S+6 " "

10

Mn+7 + 5e =Mn+2

2

5 Перенести эти коэффициенты в уравнение реакции к окисленным и восстановленным формам восстановителя и окислителя:

5Na2SO3 + 2KMnO4 + H2SO4 — 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O.

6 Подобрать и расставить коэффициенты для молекул других соединений, участвующих в реакции.

Определив количество кислотных остатков SO42- , пошедших на соле-образование MnSO4 и K2SO4 (оно равно 3), поставить коэффициент к H2SO4:

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 — 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O

и по количеству моль-атомов водорода в H2SO4 определить количество моль H2O:

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.

Правильность расстановки коэффициентов проверить по равенству числа атомов кислорода в левой и правой частях уравнения.

При составлении уравнений ОВР с применением метода полуреакций следует:

1 Составить схему реакции с указанием исходных веществ и продуктов реакции, найти окислитель и восстановитель.

2 Составить схемы полуреакций окисления и восстановления с указанием исходных и образующихся реально существующих в условиях реакции ионов или молекул.

3 Уравнять число атомов каждого элемента в левой и правой частях полуреакций; при этом следует помнить, что в водных растворах в реакциях могут участвовать молекулы Н2О, ионы Н+ или ОН-.

4 Уравнять суммарное число зарядов в обеих частях каждой полуреакции; для этого прибавить к левой или правой части полуреакции необходимое число электронов.

5 Подобрать множители (основные коэффициенты) для полуреакций так, чтобы число электронов, отдаваемых при окислении, было равно числу электронов, принимаемых при восстановлении.

6 Сложить уравнения полуреакций с учетом найденных основных коэффициентов.

7 Расставить коэффициенты в уравнении реакции.

Метод полуреакций (электронно-ионный)

Следует иметь в виду, что в водных растворах связывание избыточного кислорода и присоединение кислорода восстановителем происходят по-разному в кислой, нейтральной и щелочной средах. В кислых растворах избыток кислорода связывается ионами водорода с образованием молекулводы, а в нейтральных и щелочных - молекулами воды с образованием гидроксид-ионов, например:

MnO- + 8Н+ + 5 e = МП + + 4Н2О (кислая среда) NO- + 6Н2О + 8 e = №Н3 + 9ОН- (нейтральная или щелочная среда).

Присоединение кислорода восстановителем осуществляется в кислой и нейтральной средах за счет молекул воды с образованием ионов водорода, а в щелочной среде - за счет гидроксид-ионов с образованием молекул воды, например:

I2 + 6Н2О - 10 e = 2IO- + 12Н+ (кислая или нейтральная среда) CrO- + 4ОН- - 3 e = CrO4- + 2Н2О (щелочная среда).

П р и м е р 110 Закончите уравнение реакций окисления сероводорода хлорной водой, протекающей по схеме:

H2S + C12 + Н2О — H2SO4 + HC1.

Решение В ходе реакции степень окисления хлора понижается от 0 до -1 (C12 восстанавливается), а серы - повышается от -2 до +6 (S-2 окисляется).

Уравнение полуреакции восстановления хлора:

C12 + 2e = 2C1- .

При составлении уравнения полуреакции окисления S-2 исходим из схемы: H2S — SO 4- . В ходе этого процесса атом серы связывается с четырьмя атомами кислорода, источником которых служат четыре молекулы воды. При этом образуется восемь ионов Н+; кроме того, два иона Н+ высвобождаются из молекулы H2S. Следовательно, всего образуется десять ионов водорода:

H2S + 4Н2О — SO4- + 10Н+.

Левая часть схемы содержит только незаряженные частицы, а суммарный заряд ионов в правой части схемы равен +8. Следовательно, имеет место равенство:

H2S + 4Н2О - 8 e = SO4- + 10Н+.

Так как общее число принятых электронов окислителем должно быть равно общему числу отданных электронов восстановителем, надо первое уравнение умножить на 4, а второе - на 1:

H2S + 4H2O - 8 e = SO4- + 10H+

4С12 + + 4Н2О = 8C1- + SO4- + 10Н+

В молекулярной форме полученное уравнение имеет следующий вид: 4С12 + H2S + 4Н2О = 8НС1 + Н^О4.

П р и м е р 111 Используя метод полуреакций, составьте полные уравнения следующих окислительно-восстановительных реакций:

а) FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 —

б) KC1O3 + HC1 —

в) Si + NaOH + H2O —

Решение

а) MnO-4 - окислитель, восстанавливается в кислой среде до Mn2+; Fe2+ - восстановитель, окисляется до Fe3+.

FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 — Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O

MnO- + 8Н+ + 5 e = Mn + + 4H2O 2Fe + - 2e = Fe3+

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O. б) C1O-3 - окислитель, восстанавливается до C1- ; C1- - восстановитель, окисляется до C12:

KC1O3 + HC1 — KC1 + C12 + H2O

C1O- + 6H+ + 6 e = C1- + 3H2O 1

2C1- - 2e = C12 3

C1O- +6H++ 6 C1- — C1- + 3H2O+3C12 KC1O3 + 6HC1 = KC1 + 3C12t + 3H2O.

окисляется в щелочной среде до SiO 2

в) H2O - окислитель, восстанавливается до H2; Si - восстановитель,

2- : 3:

Si + NaOH + H2O — Na2SiO3 + H2

2H2O + 2e = Н2 + 2ОН -

4H2O+Si+6OH = 2Н2+4ОН + SiO2- + 3Н2О Si + 2NaOH +H2O = Na2SiO3 + 2H2t.

П р и м е р 112 Рассчитайте содержание KMnO4 (со, %) в техническом продукте, если при действии на него раствором соляной кислоты массой 25 г образуется такое количество хлора, которое способно вытеснить весь иод из раствора, содержащего KI массой 83 г.

Решение

1) 2ЮМЮ4 + 16HC1 = 2KC1 + 2MnC12 + 5C12 + 8Н2О;

2) 2KI + C12 = 2KC1 + I2 ;

M(KMnO4) = 158 г/моль; M(KI) = 166 г/моль.

Из уравнений реакций (1), (2) следует, что 2 моль KMnO4— 5 моль C12 — 10 моль KI, т.е. 1 моль KMnO4 — 5 моль KI.

v(KI) = 83/166 = 0,5 моль. С данным количеством KI вступит в реакцию 0,1 моль KMnO4 или 0,1-158 = 15,8 г.

Откуда со = 15,8-100/25 = 63,2 %.

П р и м е р 113 При нагревании смеси нитратов натрия и свинца образовался PbO массой 22,3 г и выделился газ объемом 6,72 дм3 (н.у.). Рассчитайте массу смеси исходных веществ.

Решение

1) 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2t

M(Pb(NO3)2) = 331 г/моль.

Количество оксида свинца(П) равно v = 22,3/223 = 0,1 моль. Из уравнения реакции (2) следует, что 2 моль Pb(NO3)2 — 2 моль PbO, поэтому v(Pb(NO3)2) = 0,1 моль или 0,1-331 = 33,1 г.

Объем газов NO2 и O2, выделяющихся по реакции (2) составит 0,25 моль или 0,25-22,4 = 5,6 дм3. Следовательно, по реакции (1) выделится кислород объемом 6,72 - 5,60 = 1,12 дм3, что составляет 1,12/22,4 = = 0,05 моль. В состав смеси входит NaNO3 в количестве 0,05-2 = 0,10 моль или 0,1-85 = 8,5 г. Тогда масса смеси исходных веществ составит 33,1 + + 8,5 = 41,6 г.

П р и м е р 114 К раствору иодида калия в кислой среде добавлено 200 см3 0,6 н раствора дихромата калия. Какая масса иода выделилась? Решение

6KI + K2&2O7 + 7H2SO4 = 3I2 + 4K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7Н2О;

M(K2Cr2O7) = 294 г/моль; M^2Cr2O7) = 294/6 = 49 г/моль.

Масса K2Cr2O7 в 200 см3 0,6 н раствора равна 0,649-200/1000 = = 5,88 г или 5,88/294 = 0,02 моль. Из уравнения реакции следует, что 1 моль

Si + 6ОН - - 4e = SiO2- + 3Н2О

K2Cr2O7 — 3 моль I2, тогда из 0,02 моль K2Cr2O7 выделится 0,06 моль I2 или 0,06-254 = 15,24 г.

Эквивалентная масса окислителя равна мольной массе окислителя, деленной на число электронов, принимаемых одним молем окислителя.

Эквивалентная масса восстановителя равна мольной массе восстановителя, деленной на число электронов, потерянных одним молем восстановителя.

П р и м е р 115 Сколько граммов FeSO4 можно окислить в присутствии H2SO4 с помощью 0,25 н раствора K2Cr2O7 объемом 100 см3? Решение

6FeSO4 + K2&2O7 + 7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 0^04)3 + K2SO4 + 7Н2О; MXFeSO4) = M/1 = 152 г/моль. Пусть объем раствора FeSO4 равен 100 см3, тогда н (FeSO4) = =

100-0,25/100 = 0,25 моль/дм3.

Содержание FeSO4 в этом растворе составит 0,25-152-100/1000 = = 3,8

г.

П р и м е р 116 Навеску руды массой 0,2133 г растворили в серной кислоте без доступа воздуха. Образующийся сульфат железа(П) оттитровали 0,1117 н раствором KMnO4 объемом 17,20 см3. Определите содержание железа в руде (с , %).

Решение

1) Fe + H2SO4 = FeSO4 + Н2Т ;

2) 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O;

Mэ(Fe) = 55,85/1 = 55,85 г/моль.

Массу железа определим по формуле:

m (Fe) = н (KMnO4) - M^e) - V (KMnO4)/1000 = = 0,1117-55,85-17,20/1000 = 107,30 мг;

или

со = (0,10730/0,2133)-100 % = 50,31 %.

П р и м е р 117 К 500 г раствора хлороводородной кислоты с массовой долей 35 %, добавили KMnO4 массой 15,8 г. Какой объем (н.у.) займет газ, образовавшийся в реакции, сколько молей и каких веществ находится в окончательном растворе?

Решение Уравнение протекающей реакции

2KMnO4 + 16HC1 = 2KC1 + 2MnC12 + 5C12 + 8Н2О.

Находим число молей KMnO4 и HC1:

n(KMnO4) = m(KMnO4)/M(KMnO4) = 15,8/158 = 0,1 моль;

n(HC1) = m(HC1)/M(HC1) = 500-0,35/36,5 = 4,8 моль.

Из соотношения числа молей KMnO4 и НО следует, что KMnO4 в недостатке. Тогда согласно уравнению реакции 0,1 моль KMnO4 позволит выделить 0,25 моль C12. При н.у. 0,25 моль C12 займет объем: V(C12) = = 0,25-22,4 = 5,6 дм3. В окончательном растворе будет находиться 0,1 моль KC1, 0,1 моль MnC12 и 4,8 - 0,8 = 4 моль HC1.

Задачи

556 Укажите, какие из указанных веществ могут проявлять только

окислительные свойства, только восстановительные свойства, проявляют

окислительно-восстановительную двойственность:

а) MnO2, KMnO4, P2O5, Na2S;

б) K2SO3, HNO3, H2S, NO2;

в) Cr, Na2CrO4, KCrO2, K2Cr2O7;

г) NH3, KC1O2, N2, KNO3, K2MnO4.

557 Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс -

окисления или восстановления - происходит при следующих превращени-

ях:

а) NH3 — N0, NO- — NH3, S2- — S0, SO2.- — S0;

б) Mn+2 — MnO;j- — MnO- — Mn0 — MnO2;

в) Cr2O2- — Cr+3 — Cr0; C1O- — C1O- — C1- — C10.

558 Реакции выражаются схемами:

а) Na2SO3 + KIO3 + H2SO4 — Na2SO4 + I2 + K2SO4 + H2O;

б) CrC13 + H2O2 + NaOH — Na2CrO4 + NaC1 + H2O;

в) MnSO4 + PbO2 + HNO3 — HM