218. Какое значение рН (7 < рН < 7) имеют растворы следующих солей: К3РО4, Рb(NО3)2, Na2S? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
219. Какие из солей – К2СО3, FeCl3, K2SO4, ZnCl2 — подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Определите рН (7 < рН < 7) растворов этих солей.
220. При смешивании растворов Al2(SO4)3 и Na2S каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Окислительно-восстановительными называют реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.
Процесс отдачи электронов называется окислением, а процесс присоединения электронов — восстановлением.
Под степенью окисления (п) понимают условный заряд атома, который вычисляют исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Иными словами, степень окисления — это условный заряд, который приобрел бы атом элемента, если предположить, что он принял или отдал то или иное число электронов.
Окисление-восстановление — это единый, взаимосвязанный процесс. Окисление приводит к повышению степени окисления восстановителя, а восстановление — к ее понижению у окислителя.
Повышение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях: окислитель принимает электроны, а восстановитель их отдает. При этом не имеет значения, переходят ли электроны от одного атома к другому полностью и образуются ионные связи или электроны только оттягиваются к более электроотрицательному атому и возникает полярная связь. О способности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окислительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окисления атомов окислителя и восстановителя.
Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства. Атом же элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Например:
N+5 (HNO3) проявляет только окислительные свойства. 
|
N 
(NH3) проявляет только восстановительные свойства.
При протекании окислительно-восстановительных реакций валентность атомов может и не меняться. Например, в окислительно-восстановительной реакции Н 
+ С1 = 2H+C1 
валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Изменилась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных данным атомом, и поэтому знака заряда не имеет. Степень же окисления может быть и отрицательной и положительной.
Пример 1. Исходя из степени окисления (n) азота, серы и марганца в соединениях NНз, HNO2, НNО3, H2S, Н2SО3, Н2SO4, МпО2 и КМnO4, определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.
Решение. Степень окисления (n) азота в указанных соединениях соответственно равна -3 (низшая), +3 (промежуточная), +5 (высшая); n(S) соответственно равна -2 (низшая), +4 (промежуточная), +6 (высшая); n(Мп) соответственно равна + 4 (промежуточная), +7 (высшая). Отсюда: NН3, H2S — только восстановители; НNО3, H2SO4, КМnO4 — только окислители; HNO2, Н3SO3, MnO2 — окислители и восстановители.
Пример 2. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами: a) H2S и HI; б) H2S и Н2SО3; в) Н2SО3 и НС1O4?
Решение, а) Степень окисления серы в H2S n(S) = -2; степень окисления йода в HI n(I) = -1. Так как и сера, и йод находятся в своей низшей степени окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут;
б) в Н2S n(S) = -2 (низшая), в Н2SO3 n (S) = +4 (промежуточная).
Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем H2SO3 является окислителем, так как H2S может быть только восстановителем;
в) в Н2S0з n(S) = +4 (промежуточная); в НС104 n(С1) = +7 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать, Н2SО3 в этом случае будет проявлять восстановительные свойства.
Пример 3. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции, идущей по схеме:
KMnO4 + H3PO4+ H2SO4 ® MnSO4 + H3PO4 + K2SO4 + H2O.
Решение. Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится лишь к нахождению и расстановке стехиометрических коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:
| восстановитель | Р+3 – 2e ® P+5 | 5 | Процесс окисления |
| окислитель | Mn+7 + 5e ® Mn+2
| 2 | Процесс восстановления |
Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов равно десяти. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид:
2 KMnO4 + 5 H3PO3 + 3 H2SO4 = 2 MnSO4 + 5 H3PO4 + K2SO4 + 3 H2O
Пример 4. Составьте уравнение реакции взаимодействия цинка с концентрированной серной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней.
Решение. Цинк, как любой металл, проявляет только восстановительные свойства. В концентрированной серной кислоте окислительная функция принадлежит сере (+6). Максимальное восстановление серы означает, что она приобретает минимальную степень окисления. Минимальная степень окисления серы, как p -элемента VI A-группы, равна -2. Цинк, как металл II В-группы, имеет постоянную степень окисления +2. Отражаем сказанное в электронных уравнениях
| восстановитель | Zn — 2е ® Zn+2 | процесс окисления | |
| окислитель | S+6 +8е ® S-2 | процесс восстановления |
Составляем уравнениереакции
4 Zn + 5 H2S04 = 4 ZnS04 + H2S + 4 Н2О.
Перед H2S04 стоит коэффициент 5, а не 1, ибо четыре молекулы Н2S04 идут на связывание четырех ионов Zn2+.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
221. Исходя из степени окисления хлора в соединениях НС1, HClO3, НС1О4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
КВг + КвrO3 + H2S04 ® Вг2 + K2SО4 + H2O.
222. Реакции выражаются схемами:
Р + НIO3 + Н2О ® Н3PO4 + НI;
H2S + Cl2 + H2O ® H2SО4 + НСl.
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое— восстановителем; какое вещество окисляется, какое —восстанавливается.
223. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс — окисление или восстановление — происходит при следующих превращениях:
As+3 ® As+5; N+3 ® N-3; S-2 ® S°.
На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
Na2SО3 + КМпО4 + Н2О ® Na2SО4 + МnО2 + КОН.
224. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН3, Н3РО4, Н3РО3. Определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
PbS + НNО3 ® S + РЬ(NО3)2 + NO + Н2О.
225. См. условие задачи 222.
Р + HNО3 + Н2О ® Н3РО4 + NO;
КМnО4 + Na2SО3 + КОН ->• К2МnО4 + Na2SО4 + H2O.
226. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс — окисление или восстановление — происходит при следующих превращениях:
Мn+6 ® Mn+2; C1+5 ® Cl 
; N 
® N+5.
На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
Cu2O + HNO3 ® Сu(NО3)2 + NO + Н2О.
227. См. условие задачи 222.
HNО3 + Са ® NH4NО3 + Са(NO3)2 + Н2О;
K2S + КМnО4 + H2SО4 ® S + K2SО4 + МnSО4 + Н20.
228. Исходя из степени окисления хрома, йода и серы в соединениях K2Cr2O7, KI и Н2SО3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
NaCrО2 + PbО2 + NaOH ® Na2CrО4 + Na2PbО2 + H2O.
229. См. условие задачи 222.
H2S + Cl2 + H2О ® H2SО4 + HC1;
К2Сr2О7 + H2S + H2SО4 ® S + Сr2(SО4)3 + K2SО4 + H2О.
230. См. условие задачи 222.
КClO3 + Na2SО3 ® KC1 + Na2SО4;
KMnО4 + HBr ® Br2 + KBr + MnBr2 + H2О.
231. См. условие задачи 222.
Р+ НClO3 + H2О ® Н3РО4 + HC1;
Н3AsО3 + KMnО4 + H2SО4 ® Н3AsO4 + MnSО4 + K2SO4 + H2O.
232. См. условие задачи 222.
NaCrО2 + Br2 + NaOH ® Na2CrО4 + NaBr + H2О;
FeS + HNО3 ® Fe(NО3)2 + S + NO + H2О.
233. См. условие задачи 222.
HNO3 + Zn ® N2O + Zn(NО3)2 + H2О;
FeSО4 + КСlO3 + H2SО4 ® Fe2(SО4)3 + KC1 + H2О.
234. См. условие задачи 222.
К2Сr2О7 + HC1 ® Сl2 + СгС13 + KC1 + Н2O;
Au + HNО3 + HC1 ® AuС13 + NO + H2O.
235. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) NH3 и KMnО4; б) HNО2 и HI; в) HC1 и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
KMnО4 + KNО2 + H2SО4 ® MnSО4 + KNО3 + K2SО4 + H2O.
236. См. условие задачи 222.
HC1 + СгО3 ® Cl2 + СгС13 + H2О;
Cd + KMnО4 + H2SО4 ® CdSО4 + MnSО4 + K2SО4 + H2О.
237. См. условие задачи 222.
Сг2O3 + КClO3 + КОН ® K2CrO4 + KC1 + H2O;
MnSO4 + PbO2 + HNO3 ® НМnO4 + Pb(NO3)2 + PbSO4 + H2O.
238. См. условие задачи 222.
H2SO3 + НClO3 ® H2SO4 + HC1
FeSO4 + К2Cr2O7 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
239. См. условие задачи 222.
I2 + Cl2 + H2O ® НIO3 + HC1
К2Сr2O7 + Н3РО3 + H2SO4 -» Cr2(SO4)3 + Н3РO4 + K2SO4 + H2O.
240. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) РН3 и HBr; б) К2Сr2O7 и Н3РО3; в) HNO3 и H2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
AsH3 + HNO3 ® НзAsO4 + NO2 + H2O.
