Запомните! Азот — более активный неметалл, чем хлор!

Более активный неметалл будет окислителем, а менее активный будет довольствоваться ролью восстановителя, если они реагируют друг с другом.

Ряд электроотрицательности неметаллов:

Особенности поведения некоторых окислителей и восстановителей.

а) кислородсодержащие соли и кислоты хлора в реакциях с восстановителями обычно переходят в хлориды: КClO₃ + P = P₂O₅ + KCl

б) если в реакции участвуют вещества, в которых один и тот же элемент имеет отрицательную и положительную степени окисления — они встречаются в нулевой степени окисления (выделяется простое вещество). H₂S⁻² + S⁽⁺⁴⁾O₂ = S⁰ + H₂O

Необходимые навыки.

1. Расстановка степеней окисления.
Необходимо помнить, что степень окисления — это гипотетический заряд атома (т.е. условный, мнимый), но он должен не выходить за рамки здравого смысла. Он может быть целым, дробным или равным нулю.

Задание 1:Расставьте степени окисления в веществах:

НСОНFeS₂Ca(OCl)ClH₂S₂O₈

2. Расстановка степеней окисления в органических веществах.
Помните, что нас интересуют степени окисления только тех атомов углерода, которые меняют своё окружение в процессе ОВР, при этом общий заряд атома углерода и его неуглеродного окружения принимается за 0.

Задание 2:Определите степень окисления атомов углерода, обведённых рамкой вместе с неуглеродным окружением:

2-метилбутен-2: СН₃–СН=С(СН₃)–СН₃

ацетон: (СН₃)₂С=О

уксусная кислота: СН3–СООН

3. Не забывайте задавать себе главный вопрос: кто в этой реакции отдаёт электроны, а кто их принимает, и во что они переходят? Чтобы не получалось, что электроны прилетают из ниоткуда или улетают в никуда.

Пример: KNO₂ + KI + H₂SO₄ → … + … + … + …

В этой реакции надо увидеть, что иодид калия KI может являться только восстановителем, поэтому нитрит калия KNO₂будет принимать электроны, понижая свою степень окисления.
Причём в этих условиях (разбавленный раствор) азот переходит из +3 в ближайшую степень окисления +2.

KNO₂ + KI + H₂SO₄ → I₂ + NO + K₂SO₄ + H₂O

4. Составление электронного баланса сложнее, если формульная единица вещества содержит несколько атомов окислителя или восстановителя.
В этом случае это необходимо учитывать в полуреакции, рассчитывая число электронов.
Самая частая проблема — с дихроматом калия K₂Cr₂O₇, когда он в роли окислителя переходит в +3:

2Сr⁺⁶ + 6e → 2Cr⁺³

Эти же двойки нельзя забыть при уравнивании, ведь они указывают число атомов данного вида в уравнении.

Задание 3:Какой коэффициент нужно поставить перед FeSO₄ и перед Fe₂(SO₄)₃?

FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O
Fe⁺² − 1e → Fe⁺³
2Cr⁺⁶ + …e → 2Cr⁺³

Задание 4:Какой коэффициент в уравнении реакции будет стоять перед магнием?

HNO₃ + Mg → Mg(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

5. Определите, в какой среде (кислой, нейтральной или щелочной) протекает реакция.
Это можно сделать либо про продуктам восстановления марганца и хрома, либо по типу соединений, которые получились в правой части реакции: например, если в продуктах мы видим кислоту, кислотный оксид — значит, это точно не щелочная среда, а если выпадает гидроксид металла — точно не кислая. Ну и разумеется, если в левой части мы видим сульфаты металлов, а в правой — ничего похожего на соединения серы — видимо, реакция проводится в присутствии серной кислоты.

Задание 5:Определите среду и вещества в каждой реакции:

PH₃ + … + … → K₂MnO₄ + … + …

PH₃ + … + … → MnSO₄ + H₃PO₄ + … + …

6. Помните, что вода — вольный путешественник, она может как участвовать в реакции, так и образовываться.

Задание 6:В какой стороне реакции окажется вода? Bо что перейдёт цинк?

KNO₃ + Zn + KOH → NH₃ + …

Задание 7:Мягкое и жесткое окисление алкенов.
Допишите и уравняйте реакции, предварительно расставив степени окисления в органических молекулах:

СН₃-СН=СН₂ + KMnO₄ + H₂O (хол. р-р.) → CH₃-CHOH-CH₂OH + …

7. Иногда какой-либо продукт реакции можно определить, только составив электронный баланс и поняв, каких частиц у нас больше:

Задание 8:Какие продукты ещё получатся? Допишите и уравняйте реакцию:

MnSO₄ + KMnO₄ + Н₂O → MnO₂ + …

8. Во что переходят реагенты в реакции?
Если ответ на этот вопрос не дают выученные нами схемы, то нужно проанализировать, какие в реакции окислитель и восстановитель — сильные или не очень? Если окислитель средней силы, вряд ли он может окислить, например, серу из −2 в +6, обычно окисление идёт только до S⁰. И наоборот, если KI — сильный восстановитель и может восстановить серу из +6 до −2, то KBr — только до +4.

Задание 9:Во что перейдёт сера? Допишите и уравняйте реакции:

H₂S + KMnO₄ + H₂O → …

H₂S + HNO₃ (конц.) → …

9. Проверьте, чтобы в реакции был и окислитель, и восстановитель.

Задание 10:Сколько ещё продуктов в этой реакции, и каких?

KMnO₄ + HCl → MnCl₂ + …

10. Если оба вещества могут проявлять свойства и восстановителя, и окислителя — надо продумать, какое из них более активный окислитель. Тогда второй будет восстановителем.

Задание 11:Кто из этих галогенов окислитель, а кто восстановитель?

Cl₂ + I₂ + H₂O → … + …

11. Если же один из реагентов — типичный окислитель или восстановитель — тогда второй будет «выполнять его волю», либо отдавая электроны окислителю, либо принимая у восстановителя.

Пероксид водорода — вещество с двойственной природой, в роли окислителя (которая ему более характерна) переходит в воду, а в роли восстановителя — переходит в свободный газообразный кислород.

Задание 12:Какую роль выполняет пероксид водорода в каждой реакции?

H₂O₂ + KI + H₂SO₄ →

H₂O₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ →

H₂O₂ + KNO₂ →

Последовательность расстановки коэффициентов в уравнении.

Сначала проставьте коэффициенты, полученные из электронного баланса.
Помните, что удваивать или сокращать их можно только вместе. Если какое-либо вещество выступает и в роли среды, и в роли окислителя (восстановителя) — его надо будет уравнивать позднее, когда почти все коэффициенты расставлены.
Предпоследним уравнивается водород, а по кислороду мы только проверяем!

1. Задание 13:Допишите и уравняйте:

HNO₃ + Al → Al(NO₃)₃ + N₂ + H₂O

Al + KMnO₄ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + … + K₂SO₄ + H₂O

Не спешите, пересчитывая атомы кислорода! Не забывайте умножать, а не складывать индексы и коэффициенты.
Число атомов кислорода в левой и правой части должно сойтись!
Если этого не произошло (при условии, что вы их считаете правильно), значит, где-то ошибка.

Возможные ошибки.

1. Расстановка степеней окисления: проверяйте каждое вещество внимательно.
Часто ошибаются в следующих случаях:

а) степени окисления в водородных соединениях неметаллов: фосфин РН₃ — степень окисления у фосфора —отрицательная;
б) в органических веществах — проверьте ещё раз, всё ли окружение атома С учтено;
в) аммиак и соли аммония — в них азот всегда имеет степень окисления −3;
г) кислородные соли и кислоты хлора — в них хлор может иметь степень окисления +1, +3, +5, +7;
д) пероксиды и надпероксиды — в них кислород не имеет степени окисления −2, бывает −1, а в КО₂ — даже −(½)
е) двойные оксиды: Fe₃O₄, Pb₃O₄ — в них металлы имеют две разные степени окисления, обычно только одна из них участвует в переносе электронов.

Задание 14:Допишите и уравняйте:

Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + …

Задание 15:Допишите и уравняйте:

KO₂ + KMnO₄ + … → … + … + K₂SO₄ + H₂O

2. Выбор продуктов без учёта переноса электронов — то есть, например, в реакции есть только окислитель без восстановителя или наоборот.

Пример: в реакции MnO₂ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O свободный хлор часто теряется. Получается, что электроны к марганцу прилетели из космоса…

3. Неверные с химической точки зрения продукты: не может получиться такое вещество, которое вступает во взаимодействие со средой!

а) в кислой среде не может получиться оксид металла, основание, аммиак;
б) в щелочной среде не получится кислота или кислотный оксид;
в) оксид или тем более металл, бурно реагирующие с водой, не образуются в водном растворе.

Задание 16:Найдите в реакциях ошибочные продукты, объясните, почему они не могут получаться в этих условиях:

Ba + HNO₃ → BaO + NO₂ + H₂O

PH₃ + KMnO₄ + KOH → K₂MnO₄ + H₃PO₄ + H₂O

P + HNO₃ → P₂O₅ + NO₂ + H₂O

FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ → Fe(OH)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Ответы и решения к заданиям с пояснениями.

Задание 1:

Н⁺С⁰О⁻²Н⁺Fe⁺²S₂⁻Ca⁺²(O⁻²Cl⁺)Cl⁻H₂⁺S₂⁺⁷O₈⁻²

Задание 2:

2-метилбутен-2: СН₃–С⁻¹Н⁺¹=С⁰(СН₃)–СН₃

ацетон: (СН₃)₂С⁺²=О⁻²

уксусная кислота: СН₃–С⁺³О⁻²О⁻²Н⁺

Задание 3:

Так как в молекуле дихромата 2 атома хрома, то и электронов они отдают в 2 раза больше — т.е. 6.

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

Задание 4:

Так как в молекуле N₂O два атома азота, эту двойку надо учесть в электронном балансе — т.е. перед магнием должен бытькоэффициент 4.

10HNO₃ + 4Mg → 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

Задание 5:

Если среда щелочная, то фосфор +5 будет существовать в виде соли — фосфата калия.

PH₃ + 8KMnO₄ + 11KOH → 8K₂MnO₄ + K₃PO₄ + 7H₂O

Если среда кислая, то фосфин переходит в фосфорную кислоту.

PH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ → MnSO₄ + H₃PO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Задание 6:

Так как цинк — амфотерный металл, в щелочном растворе он образует гидроксокомплекс. В результате расстановки коэффициентов обнаруживается, что вода должна присутствовать в левой части реакции:

KNO₃ + 4Zn + 7KOH + 6Н₂О → N⁻³H₃⁺ + 4K₂[Zn(OH)₄]

Задание 7:

Электроны отдают два атома С в молекуле алкена. Поэтому мы должны учесть общее количество отданных всей молекулой электронов:

3СН₃-С⁻¹Н=С⁻²Н₂ + 2KMn⁺⁷O₄ + 4H₂O (хол. р-р.) → 3CH₃-C⁰HOH-C⁻¹H₂OH + 2Mn⁺⁴O₂ + 2KOH

Обратите внимание, что из 10 ионов калия 9 распределены между двумя солями, поэтому щелочи получится только однамолекула.

Задание 8:

3MnSO₄ + 2KMnO₄ + 2Н₂O → 5MnO₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

В процессе составления баланса мы видим, что на 2 иона К⁺ приходится 3 сульфат-иона. Значит, помимо сульфата калия образуется ещё серная кислота (2 молекулы).

Задание 9:

3H₂S + 2KMnO₄ + (H₂O) → 3S⁰ + 2MnO₂ + 2KOH + 2H₂O
(перманганат не очень сильный окислитель в растворе; обратите внимание, что вода переходит в процессе уравнивания вправо!)

H₂S + 8HNO₃ (конц.) → H₂S⁺⁶O₄ + 8NO₂ + 4H₂O
(концентрированная азотная кислота очень сильный окислитель)

Задание 10:

Не забудьте, что марганец принимает электроны, при этом хлор их должен отдать.
Хлор выделяется в виде простого вещества.

2KMnO₄ + 16HCl → 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 2KCl + 8H₂O

Задание 11:

Чем выше в подгруппе неметалл, тем более он активный окислитель, т.е. хлор в этой реакции будет окислителем. Йод переходит в наиболее устойчивую для него положительную степень окисления +5, образуя йодноватую кислоту.

5Cl₂ + I₂ + 6H₂O → 10HCl + 2HIO₃

Задание 12:

H₂O₂ + 2KI + H₂SO₄ → I₂ + K₂SO₄ + 2H₂O
(пероксид — окислитель, т.к. восстановитель — KI)

3H₂O₂ + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → 3O₂ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O
(пероксид — восстановитель, т.к. окислитель — перманганат калия)

H₂O₂ + KNO₂ → KNO₃ + H₂O
(пероксид — окислитель, т.к. роль восстановителя более характерна для нитрита калия, который стремится перейти в нитрат)

Задание 13:

36HNO₃ + Al → 10Al(NO₃)₃ + 3N₂ + 18H₂O

10Al + 6KMnO₄ + 24H₂SO₄ → 5Al₂(SO₄)₃ + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 24H₂O

Задание 14:

В молекуле Fe₃O₄ из трех атомов железа только один имеет заряд +2. Он окислится в +3.
(Fe⁺²O • Fe₂⁺³O₃)
3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe⁺³(NO₃)₃ + NO + 14H₂O

Задание 15:

Общий заряд частицы (О₂) в надпероксиде калия KO₂ равен −1. Поэтому он может отдать только 1е.

5KO₂ + KMnO₄ + 4H₂SO₄ →5O₂ + MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 4H₂O

Задание 16:

Ba + HNO₃ → BaO + NO₂ + H₂O (водный раствор)
Ba + HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

PH₃ + KMnO₄ + KOH → K₂MnO₄ + H₃PO₄ + H₂O (щелочная среда)
PH₃ + KMnO₄ + KOH → K₂MnO₄ + K₃PO₄ + H₂O

P + HNO₃ → P₂O₅ + NO₂ + H₂O (водный раствор)
P + HNO₃ → H₃PO₄ + NO₂ + H₂O

FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ → Fe(OH)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O (кислая среда)
FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄→ Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

• ⇐ Назад
• 12