V. Примеры выполнения заданий

 

Пример 1. Составить молекулярные и ионно–молекулярные уравнения реакций водных растворов нитрата марганца(II) и гидроксида бария

Запишем уравнение реакции в молекулярной форме

Mn(NO₃)₂ + Ba(OH)₂ = Ba(NO₃)₂ + Mn(OH)₂

Используя таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде перепишем это уравнение для реального состояния веществ в растворе: растворимые в воде Mn(NO₃)₂, Ba(OH)₂, Ba(NO₃)₂ (сильные электролиты) в виде ионов, а нерастворимый в воде Mn(OH)₂ (слабый электролит) в молекулярном виде. Запишем ионно-молекулярное уравнение

Mn²⁺ + 2NO₃^- + Ba²⁺ + 2OH^- = Mn(OH)₂ + Ba²⁺ + 2NO₃^-.

Реакция может быть записана кратким ионно–молекулярным уравнением

Mn²⁺ + 2OH^- = Mn(OH)₂

Пример 2. Из раствора, в котором присутствуют ионы SO₄^2-, OH^-, Br^-, извлечь OH^-

Из раствора ионы можно извлечь, переводя их в нерастворимые соединения. Используя таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде, находим, что при добавлении иона Mn²⁺ образующиеся в результате протекающей в растворе реакции обмена MnSO₄, и MnBr₂являются растворимыми в воде солями, т.е. являются сильными электролитами и находятся в растворе в виде ионов. Mn(OH)₂является нерастворимым в воде соединением и находится в растворе в молекулярном виде. Составим краткие ионно-молекулярные уравнения реакций

SO₄^2- + Mn²⁺ = SO₄^2- + Mn²⁺

Br^- + Mn²⁺ = Br^- + Mn²⁺

OH^-+ Mn²⁺ = Mn(OH)₂

Пример 3. Определить наличие ионов Ag⁺ в растворе, содержащем ионы Cu²⁺, Ag⁺

Определить наличие иона Ag⁺ в растворе можно, переводя его в нерастворимое соединение. Используя таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде, находим, что при добавлении иона Cl^- образующаяся в результате протекающей в растворе реакции обмена CuCl₂, является растворимой в воде солью, т.е. является сильным электролитом и находится в растворе в виде ионов. AgClявляется нерастворимым в воде соединением и находится в растворе в молекулярном виде. Составим краткие ионно-молекулярные уравнения реакций

Cu²⁺+ Cl^-= CuCl₂,

Ag⁺ + Cl^- = AgCl

 

Пример 4. Составить уравнение гидролиза и указать рН раствора фосфата калия.

Соль образована сильным основанием и слабой кислотой. Гидролиз карбоната натрия, протекает следующим образом:

I ступень. K₃PO₄ + HOH = K₂HPO₄ + KOH

PO₄^3- + HOH = HPO₄^2- + OH^-,

II ступень. K₂HPO₄ + HOH = KH₂PO₄ + KOH

HPO₄^2- + HOH = H₂PO₄^2- + OH^-.

IIIступень практически не протекает.

При гидролизе ионы PO₄^3--связывают ионы H⁺ из воды в слабый электролит HPO₄². Ионы K⁺не могут связать OH^- в молекулы, т.к. KOH является сильным электролитом. В растворе создается избыток OH^-, поэтому раствор приобретает щелочную реакцию (pH>7).

Составление уравнения окислительно-восстановительной реакции в кислой среде.

 

Пример 5. Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции взаимодействия перманганата калия и нитрита натрия в водном растворе серной кислоты.

1.Запишем схему окислительно-восстановительной реакции.

KMnO₄ + NaNO₂ + H₂SO₄ MnSO₄ + NaNO₃ + …

2.Определим, какие элементы изменили степень окисления.

+7 +3 +2 +5

KMnO₄ + NaNO₂ + H₂SO₄ MnSO₄ + NaNO₃ + …

Степень окисления изменили элементы марганец (Mn) и азот (N).

3. Используя таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде, запишемсхему реакции в кратком ионно-молекулярном виде:

MnO₄^- + NO₂^- + 2H⁺ Mn²⁺ + NO₃^- + …

MnO₄^- = Mn²⁺

NO₂^- = NO₃^-

4.Составим уравнения процессов окисления и восстановления, имея в виду, что реакция протекает в кислой среде:

 

MnO₄^- + 8H⁺ = Mn²⁺ +HOH

NO₂^- + HOH = NO₃^- + 2H⁺

5.Уравниваем левую и правую части уравнений по числу электронов.

Окислитель MnO₄^-+ 8H⁺+ 5e = Mn²⁺+HOH-реакция восстановление

Восстановитель NO₂^-+ HOH– 2e= NO₃^-+ 2H⁺ - реакция окисление.

6.Находим множители для полуреакций окисления и восстановления.

Окислитель 2 MnO₄^-+ 8H⁺+ 5e = Mn²⁺+HOH - восстановление

Восстановитель 5 NO₂^-+ HOH– 2e= NO₃^-+ 2H⁺ - окисление.

 

7.Умножаем полуреакции на множители и суммируем.

 

2MnO₄^- + ⁶16H⁺ + 5NO₂^- + 5H₂O = 2Mn²⁺ + ³8H₂O + 5NO₃^- + 10H⁺

 

8.Получаем уравнение в молекулярном виде:

 

2KMnO₄ + 5NaNO₂ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5NaNO₃ + K₂SO₄ + 3H₂O

 

Вещество K₂SO₄ получилось в результате реакции ионного обмена.

9. Проведем проверку по кислороду

 

-2 -2

30 О = 30 О

 

Составление уравнения окислительно-восстановительной реакции в нейтральной среде.

 

Пример 6. Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции взаимодействия перманганата калия и нитрита натрия в воде.

1.Запишем схему окислительно-восстановительной реакции.

KMnO₄ + NaNO₂ + H₂O MnO₂ + NaNO₃ + …

2.Определим, какие элементы изменили степень окисления.

+7 +3 +4 +5

KMnO₄ + NaNO₂ + H₂O MnO₂ + NaNO₃ + …

Степень окисления изменили элементы марганец (Mn) и азот (N).

3. Используя таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде, запишемсхему реакции в кратком ионно-молекулярном виде:

MnO₄^- + NO₂^- + H₂O MnO₂ + NO₃^- + …

MnO₄^- = MnO₂ NO₂^- = NO₃^-

4.Составим уравнения процессов окисления и восстановления, имея в виду, что реакция протекает в нейтральной среде:

MnO₄^- + 2H₂O = MnO₂ +4OH^-

NO₂^- + H₂O = NO₃^- + 2H⁺

5.Уравниваем левую и правую части уравнений по числу электронов.

Окислитель MnO₄^-+ 2H₂O+ 3e = MnO₂+4OH^--реакция восстановление

Восстановитель NO₂^-+ H₂O– 2e= NO₃^-+ 2H⁺ - реакция окисление.

6.Находим множители для полуреакций окисления и восстановления.

Окислитель 2 MnO₄^-+ 2H₂O+ 3e = MnO₂+4OH^-- восстановление

Восстановитель 3 NO₂^-+ HOH– 2e= NO₃^-+ 2H⁺ - окисление.

 

7.Умножаем полуреакции на множители и суммируем.

 

2MnO₄^- + 4H₂O + 3NO₂^- + 3H₂O = 2MnO₂ + 3NO₃^- + 6H⁺+8OH^-

8.Получаем уравнение в молекулярном виде:

 

2KMnO₄ + 3NaNO₂ + H₂O = 2MnO₂ + 3NaNO₃ + 2KOH

9. Проведем проверку по кислороду

-2 -2

15 О = 15 О

 

Составление уравнения окислительно-восстановительной реакции в основной среде.

 

Пример 7. Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции взаимодействия перманганата калия и нитрита натрия в водном растворе гидроксида калия.

1.Запишем схему окислительно-восстановительной реакции.

KMnO₄ + NaNO₂ + КOH K₂MnO₄ + NaNO₃ + …

2.Определим, какие элементы изменили степень окисления.

+7 +3 +6 +5

KMnO₄+ NaNO₂+ КOH K₂MnO₄+ NaNO₃+ …

Степень окисления изменили элементы марганец (Mn) и азот (N).

3. Используя таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде, запишемсхему реакции в кратком ионно-молекулярном виде:

MnO₄^- + NO₂^- + OH^- MnO₄^2- + NO₃^- + …

MnO₄^- = MnO₄^2- NO₂^- = NO₃^-

4.Составим уравнения процессов окисления и восстановления, имея в виду, что реакция протекает в нейтральной среде:

MnO₄^- = MnO₄^2-

NO₂^-+ 2OH^-= NO₃^-+ H₂O

5.Уравниваем левую и правую части уравнений по числу электронов.

Окислитель MnO₄^-+ 1e = MnO₄^2- - реакция восстановление

Восстановитель NO₂^-+ 2OH^-– 2e= NO₃^-+ H₂O- реакция окисление.

6.Находим множители для полуреакций окисления и восстановления.

Окислитель 2 MnO₄^-+ 1e = MnO₄^{2- -} - восстановление

Восстановитель 1 NO₂^-+ 2OH^- – 2e= NO₃^-+ H₂O- окисление.

7.Умножаем полуреакции на множители и суммируем.

2MnO₄^- + NO₂^- + 2OH^- = 2MnO₄^2- + NO₃^- + H₂O

8.Получаем уравнение в молекулярном виде:

 

2KMnO₄+ NaNO₂+ 2КOH= 2K₂MnO₄+ NaNO₃+ H₂O

9. Проведем проверку по кислороду

-2 -2

12 О = 12 О

 

Составление уравнения окислительно-восстановительной реакции для реакции, в которой степень окисления изменяется у одного и того же элемента, входящего в состав различных молекул.

Пример 8. Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции взаимодействия перманганата калия и сульфата марганца в водном среде.

1.Запишем схему окислительно-восстановительной реакции.

KMnO₄ + MnSO₄ + H₂O MnO₂ + …

2.Определим, какие элементы изменили степень окисления.

+7 +2 +4

KMnO₄+ MnSO₄+ H₂O MnO₂+ …

Степень окисления изменил элементмарганец (Mn).

3. Используя таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде, запишемсхему реакции в кратком ионно-молекулярном виде:

MnO₄^- + Mn²⁺ + H₂O MnO₂ + …

MnO₄^- = MnO₂ Mn²⁺ = MnO₂

4.Составим уравнения процессов окисления и восстановления, имея в виду, что реакция протекает в нейтральной среде:

MnO₄^- + 2H₂O = MnO₂ + 4ОН^- Mn²⁺ +2H₂O = MnO₂ + 4Н⁺

5.Уравниваем левую и правую части уравнений по числу электронов.

Окислитель MnO₄^-+ 2H₂O+3e= MnO₂+ 4ОН^- - реакция восстановление

Восстановитель Mn²⁺+2H₂O^- – 2e= MnO₂+ 4Н⁺- реакция окисление.

6.Находим множители для полуреакций окисления и восстановления.

Окислитель 2 MnO₄^-+ 2H₂O+3e= MnO₂+ 4ОН^{- -} - восстановление

Восстановитель 3 Mn²⁺+2H₂O^- – 2e= MnO₂+ 4Н⁺ - окисление.

7.Умножаем полуреакции на множители и суммируем.

2MnO₄^-+ 3Mn²⁺+ 10H₂O= 5MnO₂+ 8ОН^- + 12Н⁺

8.Получаем уравнение в молекулярном виде:

2KMnO₄ + 3MnSO₄ + 2H₂O = 5MnO₂ + 2H₂SO₄+ K₂SO₄

Вещество K₂SO₄ получилось в результате реакции ионного обмена.

9. Проведем проверку по кислороду

-2 -2

22 О = 22 О

 

Составление уравнения окислительно-восстановительной реакции для реакции самоокисления-самовосстановления – реакции, в которой степень окисления изменяется у одного и того же элемента, входящего в состав одного и того же вещества

 

Пример 9. Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции взаимодействия хлора с водным раствором гидроксида калия

1.Запишем схему окислительно-восстановительной реакции.

Cl₂ + KOH KCl + KClO₃ + …

2.Определим, какие элементы изменили степень окисления.

0 -1 +5

Cl₂ + KOH KCl+ KClO₃+ …

Степень окисления изменил элемент хлор (Cl).

3. Используя таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде, запишемсхему реакции в кратком ионно-молекулярном виде:

Cl₂ + OH^- Cl^- + ClO₃^- + …

Cl₂ = Cl^-

Cl₂= ClO₃^-

4.Составим уравнения процессов окисления и восстановления, имея в виду, что реакция протекает в нейтральной среде:

Cl₂ = 2Cl^-

Cl₂ + 12OH^- = 2ClO₃^- + 6H₂O

5.Уравниваем левую и правую части уравнений по числу электронов.

Окислитель Cl₂ + 2e = 2Cl^-- реакция восстановление

Восстановитель Cl₂ + 12OH^-– 10e= 2ClO₃^- + 6H₂O- реакция окисление.

6.Находим множители для полуреакций окисления и восстановления.

Окислитель 2 Cl₂ + 2e = 2Cl^-- восстановление

Восстановитель 1 Cl₂ + 12OH^-– 10e= 2ClO₃^- + 6H₂O- окисление.

7.Умножаем полуреакции на множители и суммируем.

5Cl₂ + Cl₂ + 12OH^- = 10Cl^- +2ClO₃^- + 6H₂O

8.Получаем уравнение в молекулярном виде:

6Cl₂ + 12KOH= 10KCl+ 2KClO₃+ 6H₂O

9. Проведем проверку по кислороду

-2 -2

12 О = 12 О