Особенные ОВР

[Аль де Баран]

В 10.07.2022 в 23:08, What's my life? сказал:

"...абсолютно неправильно..." хотели сказать в первой строчке спойлера? Благодарю за подробное описание! И вот еще вопрос - почему тогда оксиды веществ можно указывать в полуреакциях, а что касается солей то необходимо смотреть таблицу растворимости? И как допустим студент, сидя на экзамене, должен распознать силу кислот (той же азотной и марганцевой и какая из них слабее/сильнее)? если допустим у него только таблица растворимости, таблица Менделеева и электрохимический ряд напряжений металлов под рукой.

 

___ апдейт

кажется я понял причину, всё ведь дело в том, что самостоятельно ион 2O^2- не может существовать в растворе, и поэтому мы всегда пишем оксиды как самостоятельные единицы полуреакций?

 

Нет, я хотел сказать именно то, что сказал. Если вы внимательно прочитаете, то там я указал только на сам факт включения в реакцию формулы PbSO₄, как на абсолютно правильное действие. О правильности всей реакции я ничего не утверждал, а записана она у вас, конечно, неправильно. Никаких ионов Pb²⁺ в ней быть не должно. Прочитав ваш пост, я пришёл к выводу, что вы не вполне понимаете сущность метода электронно-ионного баланса (метода полуреакций). Метод полуреакций был специально разработан для уравнивания ОВР, протекающих в растворах. В отличие от метода электронного баланса, в котором указываются только отдельно взятые атомы и формальные заряды на них (степени окисления), в методе полуреакций указываются формулы реально существующих в водных растворах частиц. Принято считать, что сильные электролиты в воде нацело диссоциируют на составляющие их ионы (это практически все соли, а также небольшой ряд неорганических кислот и оснований, которые легко запомнить и держать в памяти). Поэтому эти вещества следует вводить в полуреакции в виде ионов. Но из этого правила есть исключение: если соль или основание плохо растворимы в воде, то их следует записывать как неэлектролит (в молекулярной форме), несмотря на то, что они фактически относятся к сильным электролитам. Просто концентрация ионов в их растворе крайне мала. Вещества, не распадающиеся на ионы в водной среде, относятся к неэлектролитам и записываются в молекулярной форме. Это правило распространяется также на малодиссоциирующие вещества (слабые электролиты), которые хотя и диссоциируют в растворе, но в незначительной степени. К ним относится и сама вода. Я вижу, что выравнивание электронного и материального баланса вы делаете уверенно, поэтому здесь я подведу черту, хотя ещё много чего интересного осталось за бортом. Имейте ввиду, что отклонение от этих канонов в методе полуреакций будет считаться принципиальной ошибкой. Даже если с применением некоего гибридного/суррогатного метода вам удастся получить правильный результат. Поэтому таблица растворимостей нужна именно в начале, когда вы только начинаете составлять уравнения полуреакций. В конце будет поздно. Теперь вернёмся к вашему примеру, а заодно и выясним, как быть бедному студенту.
PbO₂ + MnSO₄ + HNO₃ → PbSO₄↓ + HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ + H₂O
Вы ведь не сами всё это придумали, верно? Кто-то очень давно по значениям RedOx-потенциалов установил возможность протекания данной ОВР, выяснил необходимую среду для неё, определил состав продуктов. И даже проверил на практике. А может, как раз наоборот, сначала наблюдал эту реакцию, а потом начал разбираться и подводить научную базу. Так тоже бывает. Но это уже не важно. В задании не только в явном виде написали формулу марганцовой кислоты, а не её соли (перманганата свинца), так даже ещё и стрелочку вниз рядом с сульфатом свинца нарисовали. То есть, вам дали готовую на 99% реакцию, осталось лишь подставить несколько цифирок. А вы сетуете, что у студента каких-то таблиц нема. Тогда у меня встречный вопрос - почему в ваших уравнениях вы написали двуокись свинца и сульфат свинца в молекулярном виде, а сульфат марганца, марганцовую кислоту и нитрат свинца разложили на ионы? Неужто все формулы сверяли с таблицей? Вряд ли. Значит, имеете некоторый базовый уровень, что-то знали заранее. Это задание не самое сложное, бывают и потруднее. Думаю, что профильному студенту-химику его подали бы примерно в таком виде:
PbO₂ + MnSO₄ + HNO₃ (разб.) → ? 
В своём предыдущем посте я расписал всё так подробно, чтобы можно было проследить за ходом мысли. На практике всё это делается автоматически, за секунды. Конечно, при наличии некоторого опыта и навыков. Сопоставьте то, что я здесь написал с первым постом. Думаю, многое для вас станет более понятным. Укажу ещё раз на два принципиальных момента. Первое - если в растворе одновременно появляются ионы Pb²⁺ и SO₄^2-, то их надо немедленно отправлять в осадок PbSO₄, и неважно, что их количество не совпадает со стехиометрией. Судьба избыточных ионов, если таковые будут, решается уже на следующих этапах уравнивания реакции. В постскриптуме я на примере свинцового аккумулятора показал, что процесс восстановления двуокиси свинца в кислой среде в присутствии сульфат-ионов протекает именно по тому уравнению, которое у меня записано в первой полуреакции, вики не даст соврать. Второе - вы необоснованно ввели в ваш вариант полуреакции ионы Pb²⁺, произвольно приравняв их количество к количеству ионов свинца в осадке PbSO₄. Тогда как уравнивание показало, что это отношение должно быть 2/3. Потому у вас ничего и не получилось.
 
Насчёт оксидов вы правильно думаете, подавляющее большинство из них нерастворимо в воде, а те немногие, которые растворяются, как правило, химически взаимодействуют с ней.

Изменено 11 Июля, 2022 в 09:00 пользователем Аль де Баран

[What's my life?]

В 11.07.2022 в 12:00, Аль де Баран сказал:

PbO₂ + MnSO₄ + HNO₃ → PbSO₄↓ + HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ + H₂O
Вы ведь не сами всё это придумали, верно? Кто-то очень давно по значениям RedOx-потенциалов установил возможность протекания данной ОВР, выяснил необходимую среду для неё, определил состав продуктов. И даже проверил на практике. А может, как раз наоборот, сначала наблюдал эту реакцию, а потом начал разбираться и подводить научную базу. Так тоже бывает. Но это уже не важно. В задании не только в явном виде написали формулу марганцовой кислоты, а не её соли (перманганата свинца), так даже ещё и стрелочку вниз рядом с сульфатом свинца нарисовали. То есть, вам дали готовую на 99% реакцию, осталось лишь подставить несколько цифирок. А вы сетуете, что у студента каких-то таблиц нема. Тогда у меня встречный вопрос - почему в ваших уравнениях вы написали двуокись свинца и сульфат свинца в молекулярном виде, а сульфат марганца, марганцовую кислоту и нитрат свинца разложили на ионы? Неужто все формулы сверяли с таблицей? Вряд ли. Значит, имеете некоторый базовый уровень, что-то знали заранее. Это задание не самое сложное, бывают и потруднее. Думаю, что профильному студенту-химику его подали бы примерно в таком виде:
PbO₂ + MnSO₄ + HNO₃ (разб.) → ?

Пример был дан в задании, я ничего не придумывал))) Как раз-таки пытаюсь создать алгоритм действий при таких случаях. Если б там был перманганат свинца, то я бы поверил и этому, потому что я не совсем правильно понимаю как по исходным веществам можно предугадать продукты реакции, ведь по таблице Менделеева невозможно определить силу образуемых элементами кислот, а запомнить все эти зависимости (которые проходят в курсе химии элементов) и держать их в голове мне не представляется возможным. Ион свинца добавлял в первую полуреакцию чтобы уравнять математически, химизм включал только в химическом оформлении полуреакции (чтобы всё выглядело более-менее по-химически в соответствии со стехиометрией и составом веществ), теперь начинаю только вникать в сущность данного метода. Раньше решал это всё на автомате, и как-то никогда мне не попадались такие примеры, которые вызывают вопросы. Вас внимательно прочитал, но пока понял то, что весь процесс зависит от разложения веществ под воздействием воды на ионы. То, что я не пишу в молекулярном виде сульфат марганца либо марганцевую кислоту чисто заслуга того, что я раньше уже много раз делал метод полуреакций и знаю как ведет себя ион марганца в трёх разных средах, да и плюс мы никогда не пишем Mn²⁺ в соединениях в молекулярном виде, т.к. он свободно существует как самостоятельный ион, нитрат свинца тоже спокойно разлагается на ионы в воде - это прекрасно помню еще с химии элементов, это ведь единственная соль на пару с хлоридом у свинца, которая есть в лаборатории для опытов, другие известные неорганические соли свинца - нерастворимые. Я и подумал что раз оксид свинца можно указывать в виде целого соединения, то и сульфат можно. Постепенно начинаю понимать, что сульфат свинца нельзя указывать в молекулярном виде в полуреакции из-за того, что он был образован от сульфата марганца. Получается, полуреакции лишь описывают два процесса, и нужно обязательно смотреть на то, что произошло от чего, а остальные ионы дописывать уже по ходу самой реакции даже если они похожи на те, что являются окислителями/восстановителями.