Комплексные Соединения (792032), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Любая ОВР протекает в направлении образования более слабого окислителя и более слабого восстановителя. В общем случае возможность протекания какой-либо ОВР, как и любой другой реакции, может быть определена по знаку изменения энергии Гиббса. Кроме того, для количественной оценки окислительно-восстановительной активности веществ используют электрохимические характеристики окислителей и восстановителей (стандартные потенциалы окислительно-восстановительных пар). Основываясь на этих количественных характеристиках, можно построить ряды окислительно-восстановительной активности различных веществ. Известный вам ряд напряжений металлов построен именно таким образом. Этот ряд дает возможность сравнивать восстановительные свойства металлов в водных растворах, находящихся в стандартных условиях (с = 1 моль/л, Т = 298,15 К), а также окислительные свойства простых аквакатионов. Если в верхней строке этого ряда поместить ионы (окислители), а в нижней – атомы металлов (восстановители), то левая часть этого ряда (до водорода) будет выглядеть так:

Li

K

Cs

Ba2

Rb

Sr2

Ca2

Na

Mg2

Be2

Al3

Mn2

Zn2

Cr3

Fe2

Co2

Ni2

Sn2

Pb2

H3O

Li

K

Cs

Ba

Rb

Sr

Ca

Na

Mg

Be

Al

Mn

Zn

Cr

Fe

Co

Ni

Sn

Pb

H2

В этом ряду окислительные свойства ионов (верхняя строка) усиливаются слева направо, а восстановительные свойства металлов (нижняя строка), наоборот, справа налево.

Учитывая различия в окислительно-восстановительной активности в разных средах, можно построить аналогичные ряды и для окислителей. Так, для реакций в кислотной среде (pH = 0) получается " продолжение" ряда активности металлов в направлении усиления окислительных свойств

H3O

Cu2

I2

O2

Fe3

Ag

HNO2

Br2

O2

MnO2

Cr2O72

Cl2

PbO2

MnO4

H2O2

O3

CaO2

Na2O2

F2

H2

Cu

I

H2O2

Fe2

Ag

NO

Br

H2O

Mn2

Cr3

Cl

Pb2

Mn2

H2O

H2O

H2O

H2O

HF

Как и в ряду активности металлов, в этом ряду окислительные свойства окислителей (верхняя строка) усиливаются слева направо. Но, используя этот ряд, сравнивать восстановительную активность восстановителей (нижняя строка) можно только в том случае, когда их окисленная форма совпадает с приведенной в верхней строке; в этом случае она усиливается справа налево.

Рассмотрим несколько примеров. Чтобы узнать, возможна ли данная ОВР будем использовать общее правило, определяющее направление протекания окислительно-восстановительных реакций (реакции протекают в направлении образования более слабого окислителя и более слабого восстановителя).

1. Можно ли магнием восстановить кобальт из раствора CoSO₄?
Магний более сильный восстановитель, чем кобальт, и ионы Co² более сильные окислители, чем ионы Mg² , следовательно, можно.
2. Можно ли раствором FeCl₃ окислить медь до CuCl₂ в кислотной среде?
Так как ионы Fe^3B более сильные окислители, чем ионы Cu² , а медь более сильный восстановитель, чем ионы Fe² , то можно.
3. Можно ли, продувая кислород через подкисленный соляной кислотой раствор FeCl₂, получить раствор FeCl₃?
Казалось бы нет, так как в нашем ряду кислород стоит левее ионов Fe³ и является более слабым окислителем, чем эти ионы. Но в водном растворе кислород практически никогда не восстанавливается до H₂O₂, в этом случае он восстанавливается до H₂O и занимает место между Br₂ и MnO₂. Следовательно такая реакция возможна, правда, протекает она довольно медленно (почему?).
4. Можно ли в кислотной среде перманганатом калия окислить H₂O₂?
В этом случае H₂O₂ восстановитель и восстановитель более сильный, чем ионы Mn^2B, а ионы MnO₄ окислители более сильные, чем образующийся из пероксида кислород. Следовательно, можно.

Аналогичный ряд, построенный для ОВР в щелочной среде, выглядит следующим образом:

SO42

H2O

SO32

CrO42

NO3

NO2

Ag2O

O2

I2

MnO4

HO2

Br2

Na2O2

O3

Cl2

F2

SO32

H2

S

[Cr(OH)6]2

NO2

N2O

Ag

OH

I

MnO42

OH

Br

OH

OH + O2

Cl

F

В отличие от " кислотного" ряда, этот ряд нельзя использовать совместно с рядом активности металлов.

Метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций), межмолекулярные ОВР, внутримолекулярные ОВР, ОВР дисмутации (диспропорционирования, самоокисления-самовосстановления), ОВР конмутации, пассивация.

1. Используя метод электронно-ионого баланса, составьте уравнения реакций, протекающих при добавлении к подкисленному серной кислотой раствору перманганата калия раствора а) H₂S {S, точнее, S₈}; б) KHS; в) K₂S; г) H₂SO₃; д) KHSO₃; е) K₂SO₃; ё) HNO₂; ж) KNO₂; и) KI {I₂}; к) FeSO₄; л) C₂H₅OH {CH₃COOH}; м) CH₃CHO; н) (COOH)₂ {CO₂}; п) K₂C₂O₄. Здесь и далее в необходимых случаях в фигурных скобках указаны продукты окисления.

2. Составьте уравнения реакций, протекающих при пропускании следующих газов через подкисленный серной кислотой раствор перманганата калия: а) C₂H₂ {CO₂}; б) C₂H₄ {CO₂}; в) C₃H₄ (пропин) {CO₂ и CH₃COOH}; г) C₃H₆; д) CH₄; е) HCHO.

3. То же, но раствор восстановителя добавлен к нейтральному раствору перманганата калия: а) KHS; б) K₂S; в) KHSO₃; г) K₂SO₃; д) KNO₂; е) KI.

4. То же, но в раствор перманганата калия предварительно добавлен раствор гидроксида калия: а) K₂S {K₂SO₄}; б) K₂SO₃; в) KNO₂; г) KI {KIO₃}.

5. Составьте уравнения следующих реакций , протекающих в растворе: а) KMnO₄ + H₂S ...;
   б) KMnO₄ + HCl ...;
   в) KMnO₄ + HBr ...;
   г) KMnO₄ + HI ...

6. Составьте следующие уравнения ОВР диоксида марганца:

   а) MnO2 + H2SO4 + H2S ; б) MnO2 + H2SO4 + KHS ; в) MnO2 + H2SO4 + K2S ; г) MnO2 + H2SO4 + H2SO3 ; д) MnO2 + H2SO4 + KHSO3 ; е) MnO2 + H2SO4 + K2SO3 ;

   ж) MnO2 + H2SO4 + HNO2 ; и) MnO2 + H2SO4 + KNO2 ; к) MnO2 + H2SO4 + KI ; л) MnO2 + H2SO4 + FeSO4 ; м) MnO2 + HCl ; н) MnO2 + HBr ; п) MnO2 + HI .

8. К подкисленному серной кислотой раствору дихромата калия добавлены растворы следующих веществ: а) KHS; б) K₂S; в) HNO₂; г) KNO₂; д) KI; е) FeSO₄; ж) CH₃CH₂CHO; и) H₂SO₃; к) KHSO₃; л) K₂SO₃. Составьте уравнения протекающих реакций.

9. То же, но через раствор пропущены следующие газы: а) H₂S; б) SO₂.

10. К раствору хромата калия, содержащему гидроксид калия, добавлены растворы а) K₂S {K₂SO₄}; б) K₂SO₃; в) KNO₂; г) KI {KIO₃}. Составьте уравнения протекающих реакций.

11. К раствору хлорида хрома(III) прибавили раствор гидроксида калия до растворения первоначально образовавшегося осадка, а затем – бромную воду. Составьте уравнения протекающих реакций.

12. То же, но на последнем этапе был добавлен раствор пероксодисульфата калия K₂S₂O₈, восстановивегося в процессе реакции до сульфата.

13. Составьте уравнения реакций, протекающих в растворе:

а) CrCl₂ + FeCl₃ ; б) CrSO₄ + FeCl₃ ; в) CrSO₄ + H₂SO₄ + O₂ ;

г) CrSO₄ + H₂SO₄ + MnO₂ ; д) CrSO₄ + H₂SO₄ + KMnO₄ .

1. Составьте уравнения реакций, протекающих между твердым триоксидом хрома и следующими веществами: а) C; б) CO; в) S {SO₂}; г) H₂S; д) NH₃; е) C₂H₅OH {CO₂ и H₂O}; ж) CH₃COCH₃.

2. Составьте уравнения реакций, протекающих при добавлении в концентрированную азотную кислоту следующих веществ: а) S {H₂SO₄}; б) P₄ {(HPO₃)₄}; в) графит; г) Se; д) I₂ {HIO₃}; е) Ag; ж) Cu; и) Pb; к) KF; л) FeO; м) FeS; н) MgO; п) MgS; р) Fe(OH)₂; с) P₂O₃; т) As₂O₃ {H₃AsO₄}; у) As₂S₃; ф) Fe(NO₃)₂; х) P₄O₁₀; ц) Cu₂S.

3. То же, но при пропускании следующих газов: а) CO; б) H₂S; в) N₂O; г) NH₃; д) NO; е) H₂Se; ж) HI.

4. Одинаково, или по-разному будут протекать реакции в следующих случаях: а) в высокую пробирку на две трети заполненную концентрированной азотной кислотой, поместили кусочек магния; б) на поверхность магниевой пластины поместили каплю концентрированной азотной кислоты? Составьте уравнения реакций.

5. В чем отличие реакции концентрированной азотной кислоты с сероводородной кислотой и с газообразным сероводородом? Составьте уравнения реакций.

6. Одинаково ли будут протекать ОВР при добавлении к концентрированному раствору азотной кислоты безводного кристаллического сульфида натрия и его 0,1 M раствора?

7. Концентрированной азотной кислотой обработали смесь следующих веществ: Cu, Fe, Zn, Si и Cr. Составьте уравнения протекающих реакций.

8. Составьте уравнения реакций, протекающих при добавлении в разбавленную азотную кислоту следующих веществ: а) I₂; б) Mg; в) Al; г) Fe; д) FeO; е) FeS; ж) Fe(OH)₂; и) Fe(OH)₃; к) MnS; л) Cu₂S; м) CuS; н) CuO; п) Na₂S_кр; р) Na₂S_р; с) P₄O₁₀.

9. Какие процессы будут протекать при пропускании через разбавленный раствор азотной кислоты а) аммиака, б) сероводорода, в) диоксида углерода?

10. Составьте уравнения реакций, протекающих при добавлении в концентрированную серную кислоту следующих веществ: а) Ag; б) Cu; в) графит; г) HCOOH; д) С₆H₁₂O₆; е) NaCl_кр; ж) C₂H₅OH.

11. При пропускании через холодную концентрированную серную кислоту сероводорода образуется S и SO₂, горячая концентрированная H₂SO₄ окисляет серу до SO₂. Составьте уравнения реакций. Как будет протекать реакция между горячей концентрированной H₂SO₄ и сероводородом?

12. Почему хлороводород получают, обрабатывая кристаллический хлорид натрия концентрированной серной кислотой, а бромоводород и йодоводород этим способом не получают?

13. Составьте уравнения реакций, протекающих при взаимодействии разбавленной серной кислоты с а) Zn, б) Al, в) Fe, г) хромом в отсутствии кислорода, д) хромом на воздухе.

14. Составьте уравнения реакций, характеризующих окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода:

    а) H2O2 + H2SO4 + H2S ; б) H2O2 + H2SO4 + KI ; в) H2O2 + H2SO4 + K2Cr2O7 ; г) H2O2 + KOH + PbO2 ; д) H2O2 + H2SO4 + KMnO4 ; е) H2O2 + H2SO4 + KNO2 ; ж) H2O2 + H2SO4 + Cl2 ;

    и) H2O2 + H2SO4 + FeSO4 ; к) H2O2 + H2SO4 + Br2 ; л) H2O2 + KI ; м) H2O2 + Cl2 ; н) H2O2 + H2SO4 + Na2SO3 ; п) H2O2 + Na2SO3 ; р) H2O2 + Ag2O ;

    с) H2O2 + PbS ; т) H2O2 + KOH + KClO ; у) H2O2 + Ca(ClO)2 ; ф) H2O2 + KOH + K2SO3 ; х) H2O2 + KOH + KI ; ц) H2O2 + KOH + K3[Cr(OH)6] ; ч) H2O2 + KOH + KMnO4 .

15. В каких из этих реакций пероксид водорода является окислителем, а в каких – восстановителем?

16. Какие реакции протекают при нагревании следующих веществ: а) (NH₄)₂CrO₄; б) NaNO₃; в) CaCO₃; г) Al(NO₃)₃; д) Pb(NO₃)₃; е) AgNO₃; ж) Hg(NO₃)₂; и) Cu(NO₃)₂; к) CuO; л) NaClO₄; м) Ca(ClO₄)₂; н) Fe(NO₃)₂; п) PCl₅; р) MnCl₄; с) H₂C₂O₄; т) LiNO₃; у) HgO; ф) Ca(NO₃)₂; х) Fe(OH)₃; ц) CuCl₂; ч) KClO₃; ш) KClO₂; щ) CrO₃?

17. При сливании горячих растворов хлорида аммония и нитрата калия протекает реакция, сопровождающаяся выделением газа. Составьте уравнение этой реакции.

18. Составьте уравнения реакций, протекающих при пропускании через холодный раствор гидроксида натрия а) хлора, б) паров брома. То же, но через горячий раствор.

19. При взаимодействии с горячим концентрированным раствором гидроксида калия селен подвергается дисмутации до ближайших устойчивых степеней окисления (–II и +IV). Составьте уравнение этой ОВР.

20. При тех же условиях сера подвергается аналогичной дисмутации, но при этом избыток серы реагирует с сульфит-ионами с образованием тиосульфат ионов S₂O₃² . Составьте уравнения протекающих реакций.

21. Цинк, алюминий и " аморфный" кремний реагируют с концентрированным раствором гидроксида натрия с выделением водорода. Составьте уравнения этих реакций, используя метод электронно-ионного баланса.

22. Составьте уравнения следующих реакций:

    а) NaH + H2O ; б) Ca(ClO)2 + HCl ; в) H2S + SO2 ; г) Se + Cl2 + H2O ; д) H2S + HClO ; е) NaClO + KI + H2SO4 ; ж) Ca(ClO)2 + NaBr ; и) MnO2 + H2C2O4 + H2SO4 ; к) MgI2 + H2O2 + H2SO4 ; л) Cu2O + HNO3(к) ; м) Fe(OH)2 + H2O + O2 ; н) Mn(NO3)2 + PbO2 + HNO3;

    п) NaIO3 + H2SO4 + SO2 ; р) PH3 + KMnO4 + H2SO4 ; с) FeSO4 + O2 + H2SO4 ; т) NaNO2 + O3 ; у) Na3[Cr(OH)6] + PbO2 + NaOH ; ф) AgNO3 + AsH3 + H2O ; х) KIO3 + KI + H2SO4 ; ц) CrSO4 + H2SO4 + K2Cr2O7 ; ч) Cu + FeCl3 ; ш) Zn + FeCl3 ; щ) Mn2O7 + C ; d) Mn2O7 + S ;

    f) Mn2O7 + H2S ; g) Mn2O7 + CH3COOH ; h) KNO2 + H2SO4 + KI ; i) KNO2 + H2SO4 + H2S ; j) KNO2 + [N2H5]Cl + HCl k) FeS2 + HNO3(к) ; l) FeS2 + HNO3(р) ; m) NaBiO3 + Mn(NO3)2 + HNO3 ; q) Cu(OH)2 + N2H4 + NaOH r) Br2 + Na2CO3(p) (t); s) Mg + NO (t); t) Li + N2O (t).

23. Составьте уравнения реакций электролиза расплавов следующих соединений: а) KCl; б) CaBr₂; в) AlF₃; г) NaOH; д) Ba(OH)₂.

24. Электролизу подвергались следующие вещества: а) NiSO₄; б) NiCl₂; в) AgNO₃; г) NaOH; д) Pb(NO₃)₂. Реакции проводились в растворе с использованием инертного анода. Составьте уравнения этих реакций, используя метод электронно-ионного баланса.

25. Составьте уравнения реакций электролиза а) раствора нитрата меди с серебряным анодом, б) раствора нитрата свинца с медным анодом.

Глава 19.Гомогенные и гетерогенные системы

19.1. Фазы

Характеристики

Список файлов учебной работы