Материал: 5388
40
2H2O + 2Cl- электролиз |
H2 + Cl2 + 2OH- или |
электролиз |
|
2H2O + 2NaCl |
H2 + Cl2 + 2NaOH |
41
Анодные процессы
на нерастворимом аноде
Cl-, Br-, J-, OH-
S2-
окисляются в расплаве и водных растворах
SO 24 ; NO 3
не окисляются, окисляются молекулы воды, выделяется кислород:
2H2O - 4ē = O2 + 4H+
(кислая и нейтральная среда)
4OH- - 4ē = 2O2 + 2H2O
на растворимом аноде
Me |
+n |
nē |
анод |
Me |
|
||
↓ |
↓ |
↓ |
растворяется |
|
|||
металл анода |
уходят в раствор |
уходят во внешнюю цепь |
|
Катодные процессы
Увеличение окислительной способности ионов металлов
Li+; K+; Ca2+; Na+; |
Zn2+; Cr3+; Fe2+; |
H+ Cu2+; Ag+; Hg2+; Au3+ |
Mg2+; Al3+ |
Ni2+ |
|
не восстанавливаются |
восстанавливаются |
восстанавливаются в |
на катоде в растворе, |
на катоде вместе с |
растворе на катоде |
восстанавливаются |
молекулами воды |
при электролизе |
молекулы воды |
|
|
Окислительно-восстановительные реакции
Межмолекулярная (межатомная)
Окислитель и восстановитель находится в разных молекулах (атомах)
H2S-2 + O 02 = S0 + H2O-2
Внутримолекулярная
Окислитель и восстановитель в одном веществе:
а) атомы различных элементов t
2K+1Cl+5O 3 2 
2K+1Cl-1 + 3O 02
б) атомы одного элемента
(диспропорционирование)
3NaCl+1O → NaCl+5 + 2NaCl-1
42
Важнейшие окислители и восстановители
Окислители |
Восстановители |
1. Простые вещества: галогены (F2, |
1. Простые вещества: металлы; |
Cl2, Br2, I2); кислород (О2), озон (О3) |
водород Н2, углерод С при нагре- |
|
вании |
2.Оксиды элементов с высокими 2. Оксиды в низших степенях
степенями окисления (MnO2, CrO3, окисления элемента: СO, SO2
SO3, NO2, HgO)
3.Кислоты, содержащие элементы с 3. Бескислородные кислоты, со-
высокими степенями окисления: держащие элемент в отрицательокисляющие ионом водорода (HCl, ной степени окисления (HCl, HF, H2SO4р); окисляющие ионом кислотHBr, H2S)
остатка (HNO3, H2SO4конц,
4. Соли, содержащие элемент с высо- |
4. Водородные соединения (NH3, |
|||||
кой степенью окисления |
(KMnO4, |
PH3, CH4 и др.) |
||||
K2Cr2O7, KClO3) |
|
|
|
|
|
|
5. Ионы металлов |
в высокой степе- |
5. Ионы металлов в низших сте- |
||||
ни окисления или ионы малоактив- |
пенях окисления (Sn+2, Cr+2, Fe+2), а |
|||||
ных металлов (Fe |
3 |
, Cu |
2 |
|
+ |
также гидрид-ион Н– |
|
|
, Ag ) |
|
|||
6. Анод при электролизе |
|
|
6. Катод при электролизе |
|||
|
|
|
|
|
|
7. Органические вещества (спир- |
|
|
|
|
|
|
ты, альдегиды, амины, муравьиная |
|
|
|
|
|
|
и щавелевая кислоты, глюкоза) |
Вещества, содержащие элементы в промежуточной степени окисления, могут быть как окислителями, так и восстановителями (H2O2, SO2, HNO2 и др.)
Обучающая задача 1
Расставить коэффициенты, используя метод электронного баланса в следующей реакции:
HClO3 + P → H3PO4 + HCl
Решение:
1. В уравнении реакции определяем элементы, изменяющие степень
5 |
0 |
5 |
1 |
окисления: H Сl O3 + P → H3 P O4 + H Cl
43
2. Записываем полуреакции окисления и восстановления, определяем число отданных восстановителем и принятых окислителем электронов, находим дополнительным множители и сбалансируем заряды.
|
0 |
|
5 |
|
||
Окисление, восстановитель |
P – 5 е = P |
6 |
||||
|
5 |
|
|
1 |
|
|
Восстановление, окислитель |
Сl + 6 е = Cl |
5 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
3. Суммируем полуреакции в полное уравнение, находим коэффициенты при окислители, восстановителе и других реагирующих веществах.
5HClO3 + 6P = 6H3PO4 + 5HCl
Обучающая задача 2
Используя ионно-электронный метод, расставить коэффициенты в реакции, схема которой приведена ниже:
H2S + KMnO4 + H2SO4 S + MnSO4 + K2SO4 + H2O
Решение:
1. Находим окислитель и восстановитель, определяем, какие ионы существуют
H2S S0 + 2H+; |
MnO 4 |
Mn+2 |
2. Записываем полуреакции окисления и восстановления, определяем |
||
число отданных восстановителем |
и принятых окислителем электронов, |
|
находим дополнительным множители. Чтобы сбалансировать заряды записываем в полуреакции восстановления ионы водорода Н+, которые связывают кислород с образованием воды
Окисление |
H2S – 2 |
|
= S0 + 2H+ |
|
5 |
|||
е |
|
|||||||
Восстановление |
MnO 4 + 8Н+ + 5 |
|
= Mn+2 + 4Н2О |
|
2 |
|||
е |
|
|||||||
|
||||||||
3. |
Суммируем полуреакции в полное уравнение |
|
|
|||||
|
5H2S + 2MnO 4 + 16H+ = 5S + 10H+ + 2Mn+2 + 8H2O |
|||||||
4. |
Ионы Н+ сокращаем на 10 |
|
|
|||||
|
5H2S + 2MnO 4 + 6H+ = 5S + 2Mn+2 + 8H2O |
|||||||
5. |
Записываем уравнения в ионно-молекулярной и молекулярной фор- |
|||||||
мах
44
5H2S + 2MnO 4 + 6H+ + 2K+ + 3SO 42 = 5S + 2Mn+2 + 8H2O + 2K+ + 3SO 42
5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Задания для самоподготовки
Расставить коэффициенты в окислительно-восстановительных реакциях, используя метод электронного баланса или ионно-электронный метод, указать окислитель и восстановитель; определить тип окислительновосстановительной реакции.
1. |
H2 + Na |
NaH |
|
|
|
KI + H2O2 + H2SO4 I2 + K2SO4 + H2O |
|||
2. |
CuO + H2 |
Cu + H2O |
|
|
|
H2O + KMnO4 + H2SO4 |
O2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O |
||
3. |
NaH + H2O |
NaOH + H2 |
|
|
|
KMnO4 + HCl |
MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O |
||
4. |
Ca + H2 |
CaH2 |
|
|
|
FeCl3 + H2S |
S + FeCl2 + HCl |
||
5. |
NaH + H2O |
NaOH + H2 |
|
|
|
K2SO3 + KMnO4 + KOH |
K2MnO4 + K2SO4 + H2O |
||
6. |
LiH + HCl |
LiCl + H2 |
|
|
|
K2Cr2O7 + HCl |
Cl2 + KCl + CrCl3 + 7H2O |
||
7. H2O2 H2O + O2 |
|
|||
|
Cr + HCl + O2 |
CrCl3 + H2O |
||
8. |
MnO2 + HCl |
MnCl2 + Cl2 + H2 |
||
|
HI + HClO |
I2 + HCl + H2O |
||
9. |
Cl2 + HCl |
t |
Br2 + HCl |
|
|
|
|||
|
KMnO4 |
K2MnO4 + MnO2 + O2 |
||
10.KI + O3 + H2O |
I2 + O2 + KOH |
|||
|
Ag + H2SO4к Ag2SO4 + SO2 + H2O |
|||
11.MnO2 + HBr |
MnBr2 + H2O |
|||