Окислительно-восстановительные реакции

[koRvoQ]

Друзья, готовлюсь к экзаменам, дошел до задания C1 (ЕГЭ химия).
Дописать недостающие элементы в реакции, расставить коэффициенты и указать окислитель/восстановитель. Довольно просто, но у меня большая проблема в первом, а именно: никак не могу понять, по какому принципу определить, чего именно не хватает. В различных пособиях указывают, что для начала нужно определить среду (кислотная/щелочная), и уже исходя из этого понять, на что раскладываются сложные вещества. Но как определить среду, если элементов несколько? Чем нужно руководствоваться?

[+S_V+]

Нет, ну вы составляете уравнение реакции типа:

 

Fe + 3CL =t=> FeCL3

 

В данном случае, железо окисляется хлором. Железо - это металл, потому он восстановитель, а хлор галоген, поэтому он является окислителем. У железа есть 2-3 лишних электрона, которые он отдаёт хлору. Причём, восстановитель окисляется, а окислитель восстанавливается. Коэффициенты расставляются в соответствии с валентностью (не путать со степенями окисления, которые пишут сверху со знаками +/-).

 

Например:

 

Ca(двухвалентен) + CL(одновалентен) = CaCL2

 

Значит нужно взять на каждый атом кальция два атома хлора, что будет выглядеть:

 

Ca + 2CL = CaCL2

Изменено 20 Октября, 2014 в 10:13 пользователем +S_V+

[koRvoQ]

Нет, ну вы составляете уравнение реакции типа:

 

Fe + 2HCL => FeCL2 + 2H

 

В данном случае, железо окисляется солянкой. Железо - это металл, потому он восстановитель, а ион хлора соляной кислоты галоген, поэтому он является окислителем. У железа есть 2-3 лишних электрона, которые он отдаёт хлору. Причём, восстановитель окисляется, а окислитель восстанавливается. От солянки в конкретном случае остался водород. Ему здесь не с чем соединиться, потому он выделяется в виде газа в окружающую среду. Коэффициенты расставляются в соответствии с валентностью (не путать со степенями окисления, которые пишут сверху со знаками +/-).

 

Например:

 

Ca(двухвалентен) + CL(одновалентен) = CaCL2

 

Значит нужно взять на каждый атом кальция два атома хлора, что будет выглядеть:

 

Ca + 2CL = CaCL2

можете объяснить на примере такого вот уравнения: FeSO4 + K2Cr2O7 + ... = ... Cr2(SO4)3 + ... +H2O?

[+S_V+]

можете объяснить на примере такого вот уравнения: FeSO4 + K2Cr2O7 + ... = ... Cr2(SO4)3 + ... +H2O?

http://znanija.com/task/347913

[pauk]

Нет, ну вы составляете уравнение реакции типа:

 

Fe + 2HCL => FeCL2 + 2H

 

В данном случае, железо окисляется солянкой. Железо - это металл, потому он восстановитель, а ион хлора соляной кислоты галоген, поэтому он является окислителем. У железа есть 2-3 лишних электрона, которые он отдаёт хлору. Причём, восстановитель окисляется, а окислитель восстанавливается. От солянки в конкретном случае остался водород. Ему здесь не с чем соединиться, потому он выделяется в виде газа в окружающую среду.

 

Маразм. Окислитель здесь ион H⁺. Ион хлора тут никто (проверьте степени окисления до и после того).

[koRvoQ]

http://znanija.com/task/347913

там нет объяснения, почему и как нужно подставить именно эти элементы. окислитель и восстановитель определить, составить эл.баланс я и так могу по готовому уравнению

[+S_V+]

Маразм. Окислитель здесь ион H⁺. Ион хлора тут никто (проверьте степени окисления до и после того).

Тю, млин, с бадуна бошка не варит   Ну да, водород принял по электрону и восстановился до своего свободного состояния - окислитель.

Значит будем окислять железо хлором: Fe + 3CL =t=> FeCL3.

Водород, как окислитель лучше представить вот так: Na+H2 => 2NaH

Изменено 20 Октября, 2014 в 10:21 пользователем +S_V+

[+S_V+]

там нет объяснения, почему и как нужно подставить именно эти элементы. окислитель и восстановитель определить, составить эл.баланс я и так могу по готовому уравнению

Железо (восстановитель) окислилось, потому что перешло из степени +2 в +3 А хром (окислитель) восстановился из степени +6 в +3 - окислитель.

 

6Fe^{(степень +2)}SO4 + K2Cr^{(степень +6)}2O7 + 7H2SO4 =>

 

                                          => 3Fe2⁽⁺³(SO4)3=Cr2⁽⁺³(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

Изменено 20 Октября, 2014 в 10:28 пользователем +S_V+

[pauk]

koRvoQ, если не хотите сильно мучаться с уравниванием ОВР в водных растворах - в плане определения реакции среды (кислая, щелочная, нейтральная) и того, куда надо добавить воду (вправо/влево) - рекомендую Вам освоить уравнивание ОВР методом ионно-электронного баланса (полуреакций). В этом случае и среда, и вода определяются автоматически.
Проанализируем Ваш пример FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + ... = ... + Cr₂(SO₄)₃ + ... + H₂O
1) Определим степень окисления атомов элементов в формулах справа и слева. Видно, что везде она постоянна, кроме Cr - слева +6, справа +3. Откуда следует первый вывод: окислителем является Cr⁺⁶ (в составе соли K₂Cr₂O₇).
2) Прикинем, что здесь может быть восстановителем. Калий в степени окисления +1 не может, у него нет ни одного свободного электрона. Зная немного химию железа, приходим к выводу, что восстановителем явпяется Fe⁺² (в составе соли FeSO₄), который при ОВР окисляется до Fe⁺³. Конкретный состав окисленной формы железа (соль или гидроксид) определить пока не представляется возможным, это зависит от среды.
3) Из того, что справа есть атомы Н (в составе воды), которые отсутствуют слева, делаем вывод, что в ОВР обязательно участвует среда в виде либо H⁺, либо OH^-. Хотя, положа руку на сердце, это совершенно неважно - если бы вода не была указана, мы бы всё равно её получили при уравнивании ионно-электронным методом.

4) Так как метод ионно-электронный, сразу определим те вещества, которые участвуют в ОВР в ионной форме. Это FeSO₄, K₂Cr₂O₇, Cr₂(SO₄)₃ - все они являются сильными электролитами (солями), т. е. в растворе диссоциируют на ионы. Вода записывается в молекулярной форме, она практически неэлектролит.
5) Пишем и уравниваем полуреакции:
Fe²⁺ - e^- = Fe³⁺ (восстановитель, процесс окисления), здесь оба иона простые.
Cr₂O₇^2- + 6e^- + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 7H₂O (окислитель, процесс восстановления), здесь один сложный ион превращается в два простых. Освободившиеся атомы кислорода необходимо связать в воду. Понятно, что с OH^- это не получится, берём H⁺.
6) Определим так называемые основные коэффициенты ОВР. Это делается, исходя из принципа, что число электронов, отдаваемых восстановителем, всегда равно числу электронов, принимаемых окислителем.
6| Fe²⁺ - e^- = Fe³⁺
1| Cr₂O₇^2- + 6e^- + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 7H₂O
В дальнейшем ни при каких обстоятельствах нельзя изменять соотношение между данными коэффициентами, иначе нарушится электронный баланс. Другими словами, изменяя по какой-либо причине коэффициент при восстановителе (и его окисленной форме), необходимо пропорционально изменить коэффициент при окислителе (и его восстановленной форме).
7) Суммируем сбалансированные полуреакции, сокращаем одноимённые частицы, и получаем сокращённое ионно-молекулярное уравнение:
6| Fe²⁺ - e^- = Fe³⁺
1| Cr₂O₇^2- + 6e^- + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 7H₂O
--------------------------------------------------------
6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14H⁺ = 6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂O
Отсюда уже видно, что: а) реакция протекает в кислой среде, и поэтому окисленная форма железа должна получиться в виде соли, а не, к примеру, гидроксида; б) одним из продуктов реакции является вода.
8) На основании полученного ионно-молекулярного уравнения составим молекулярное уравнение. Но сначала надо решить, какая кислота должна быть использована. В принципе, можно взять любую сильную кислоту без ясно выраженных окислительно-восстановительных свойств (чтобы не мешать основной реакции). Однако, чтобы не включать в реакцию дополнительных веществ, и не усложнять себе жизнь с уравниванием, желательно брать кислоту, анион которой уже имеется в растворе. В данном случае это анион серной кислоты SO₄^2-, поэтому берём серную кислоту.
9) Дапее надо определить все продукты реакции в сернокислом растворе. Очевидно, что наряду с Cr₂(SO₄)₃ и водой, это будет Fe₂(SO₄)₃ как продукт окисления FeSO₄, а также K₂SO₄, так как ионы K⁺ освобождаются из K₂Cr₂O₇, остаются в растворе без изменения, и должны быть уравновешены соответствующим числом противоионов. Теперь перепишем реакцию в молекулярной форме со всеми исходными веществами и продуктами:
6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O
Вот и всё. Это довольно простой пример, из всего здесь написанного при наличии необходимых навыков 99% делается в уме. Поэтому надо как следует поупражняться. Примеров в учебных пособиях более, чем достаточно. Чтобы хорошо ориентироваться в этом методе, необходимо, кроме умения правильно определять степени окисления, знать в общих чертах свойства элементов и их соединений - характерные степени окисления, типы связей в соединениях (образуются ионы или нет), растворимость в воде и т. д.

Изменено 20 Октября, 2014 в 14:42 пользователем pauk

[koRvoQ]

koRvoQ, если не хотите сильно мучаться с уравниванием ОВР в водных растворах - в плане определения реакции среды (кислая, щелочная, нейтральная) и того, куда надо добавить воду (вправо/влево) - рекомендую Вам освоить уравнивание ОВР методом ионно-электронного баланса (полуреакций). В этом случае и среда, и вода определяются автоматически.

Проанализируем Ваш пример FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + ... = ... + Cr₂(SO₄)₃ + ... + H₂O

1) Определим степень окисления атомов элементов в формулах справа и слева. Видно, что везде она постоянна, кроме Cr - слева +6, справа +3. Откуда следует первый вывод: окислителем является Cr⁺⁶ (в составе соли K₂Cr₂O₇).

2) Прикинем, что здесь может быть восстановителем. Калий в степени окисления +1 не может, у него нет ни одного свободного электрона. Зная немного химию железа, приходим к выводу, что восстановителем явпяется Fe⁺² (в составе соли FeSO₄), который при ОВР окисляется до Fe⁺³. Конкретный состав окисленной формы железа (соль или гидроксид) определить пока не представляется возможным, это зависит от среды.

3) Из того, что справа есть атомы Н (в составе воды), которые отсутствуют слева, делаем вывод, что в ОВР обязательно участвует среда в виде либо H⁺, либо OH^-. Хотя, положа руку на сердце, это совершенно неважно - если бы вода не была указана, мы бы всё равно её получили при уравнивании ионно-электронным методом.

4) Так как метод ионно-электронный, сразу определим те вещества, которые участвуют в ОВР в ионной форме. Это FeSO₄, K₂Cr₂O₇, Cr₂(SO₄)₃ - все они являются сильными электролитами (солями), т. е. в растворе диссоциируют на ионы. Вода записывается в молекулярной форме, она практически неэлектролит.

5) Пишем и уравниваем полуреакции:

Fe²⁺ - e^- = Fe³⁺ (восстановитель, процесс окисления), здесь оба иона простые.

Cr₂O₇^2- + 6e^- + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 7H₂O (окислитель, процесс восстановления), здесь один сложный ион превращается в два простых. Освободившиеся атомы кислорода необходимо связать в воду. Понятно, что с OH^- это не получится, берём H⁺.

6) Определим так называемые основные коэффициенты ОВР. Это делается, исходя из принципа, что число электронов, отдаваемых восстановителем, всегда равно числу электронов, принимаемых окислителем.

6| Fe²⁺ - e^- = Fe³⁺

1| Cr₂O₇^2- + 6e^- + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 7H₂O

В дальнейшем ни при каких обстоятельствах нельзя изменять соотношение между данными коэффициентами, иначе нарушится электронный баланс. Другими словами, изменяя по какой-либо причине коэффициент при восстановителе (и его окисленной форме), необходимо пропорционально изменить коэффициент при окислителе (и его восстановленной форме).

7) Суммируем сбалансированные полуреакции, сокращаем одноимённые частицы, и получаем сокращённое ионно-молекулярное уравнение:

6| Fe²⁺ - e^- = Fe³⁺

1| Cr₂O₇^2- + 6e^- + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 7H₂O

--------------------------------------------------------

6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14H⁺ = 6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂O

Отсюда уже видно, что: а) реакция протекает в кислой среде, и поэтому окисленная форма железа должна получиться в виде соли, а не, к примеру, гидроксида; б) одним из продуктов реакции является вода.

8) На основании полученного ионно-молекулярного уравнения составим молекулярное уравнение. Но сначала надо решить, какая кислота должна быть использована. В принципе, можно взять любую сильную кислоту без ясно выраженных окислительно-восстановительных свойств (чтобы не мешать основной реакции). Однако, чтобы не включать в реакцию дополнительных веществ, и не усложнять себе жизнь с уравниванием, желательно брать кислоту, анион которой уже имеется в растворе. В данном случае это анион серной кислоты SO₄^2-, поэтому берём серную кислоту.

9) Дапее надо определить все продукты реакции в сернокислом растворе. Очевидно, что наряду с Cr₂(SO₄)₃ и водой, это будет Fe₂(SO₄)₃ как продукт окисления FeSO₄, а также K₂SO₄, так как ионы K⁺ освобождаются из K₂Cr₂O₇, остаются в растворе без изменения, и должны быть уравновешены соответствующим числом противоионов. Теперь перепишем реакцию в молекулярной форме со всеми исходными веществами и продуктами:

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

Вот и всё. Это довольно простой пример, из всего здесь написанного при наличии необходимых навыков 99% делается в уме. Поэтому надо как следует поупражняться. Примеров в учебных пособиях более, чем достаточно. Чтобы хорошо ориентироваться в этом методе, необходимо, кроме умения правильно определять степени окисления, знать в общих чертах свойства элементов и их соединений - характерные степени окисления, типы связей в соединениях (образуются ионы или нет), растворимость в воде и т. д.

благодарю за подробное объяснение, начало получаться.