Пользовательский поиск
Химия
Примеры решения задач по химии
Примеры уравнивания окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса
Задача 1. Уравнять реакцию алюминия с серой методом электронного баланса.
Решение.
Схема реакции:
Al + S → Al2S3
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
Al - 3e- = Al+3 | 2
S + 2e- = S-2 | 3
Пишем уравнение реакции:
Ответ: 2Al + 3S → Al2S3
Задача 2. Уравнять реакцию горения красного фосфора методом электронного баланса.
Решение.
Схема реакции:
P + O2 → P2O5
Отмечаем, что для расчета электронного баланса нужно будет использовать молекулу кислорода, так как она вступает в реакцию целиком.
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
P - 5e- = P+5 | 4
O2 + 4e- = 2O-2 | 5
Пишем уравнение реакции:
Ответ: 4P + 5O2 → 2P2O5
Задача 3. Уравнять реакцию железа с разбавленной азотной кислотой с выделением оксида азота(II) методом электронного баланса.
Решение.
Схема реакции:
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
Fe - 3e- = Fe+3 | 1
N+5 + 3e- = N+2 | 1
В реакции анион азотной кислоты также входит в состав продукта реакции без изменения степени окисления, поэтому увеличиваем коэффициент перед азотной кислотой.
Пишем уравнение реакции:
Ответ: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Задача 4. Уравнять реакцию промышленного окисления пирита кислородом воздуха методом электронного баланса.
Решение.
Схема реакции:
FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
Отмечаем, что в реакции два элемента окисляются и для расчета электронного баланса нужно будет использовать необходимое число атомов элементов в составе молекул.
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
Fe+2 - e- = Fe+3 |
2S-1 - 10e- = 2S+4 | 4
O2 + 4e- = 2O-2 | 11
В реакции окислитель принимает 4 электрона, а все восстановители отдают 11 электронов, поэтому у кислорода будет коэффициент 11. Железо и сера реагируют в составе одной молекулы, поэтому перед ней будет общий коэффициент 4.
Пишем уравнение реакции:
Ответ: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
Задача 5. Уравнять реакцию окисления толуола в бензальдегид дихроматом калия в кислой среде методом электронного баланса.
Решение.
Схема реакции:
C6H5CH3 + K2Cr2O7 + H2SO4 → C6H5CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
В органичесской химии в реакции часто участвуют только один или несколько атомов углерода, поэтому баланc составляется для них. В этой реакции окисляется углерод метильной группы. Связи углерод-углерод являются неполярными и в расчете степени окисления не участвуют. У дихромата в окислении участвуют 2 атома хрома молекулы, поэтому расчет ведём на 2 атома хрома.
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
C-3 - 4e- = C+1 | 3
2Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 | 2
Пишем уравнение реакции:
Ответ: 3C6H5CH3 + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3C6H5CHO + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 7H2O
Задача 6. Уравнять реакцию цинка с разбавленной азотной кислотой с выделением оксида азота(I) методом электронного баланса.
Решение.
Схема реакции:
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2O + H2O
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
Zn - 2e- = Zn+2 | 4
2N+5 + 8e- = 2N+1 | 1
В реакции анион азотной кислоты также входит в состав продукта реакции без изменения степени окисления, поэтому увеличиваем коэффициент перед азотной кислотой. Продукт реакции содержит два атома азота в одной степени окисления, поэтому увеличиваем число атомов азота в расчете.
Пишем уравнение реакции:
Ответ: 4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O
Задача 7. Уравнять реакцию окисления сульфита натрия перманганатом калия в кислой среде методом электронного баланса.
Решение.
В кислой среде перманганат восстанавливается до марганца(II).
Схема реакции:
Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 → Na2SO4 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
S+4 - 2e- = S+6 | 5
Mn+7 + 5e- = Mn+2 | 2
Отмечаем, что 5 сульфат-ионов образовались в процессе реакции, а остальные - из серной кислоты. Пишем уравнение реакции:
Ответ: 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5Na2SO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
Задача 8. Уравнять реакцию горения пентана методом электронного баланса.
Решение.
У пентана два атома углерода имеют степень окисления -3 и три атома углерода - степень окисления -2.
Схема реакции:
C5H12 + O2 → CO2 + H2O
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
2C-3 - 14e- = 2C+4 |
3C-2 - 18e- = 3C+4 | 1
O2 + 4e- = 2O-2 | 8
Восстановители отдают 32 электрона, окислитель принимает 4. Пишем уравнение реакции:
Ответ: C5H12 + 8O2 → 5CO2 + 6H2O
Задача 9. Уравнять реакцию образования пероксохромата(V) калия из хромата калия при действии перекиси водорода в щелочной среде при охлаждении, методом электронного баланса.
Решение.
Схема реакции:
K2CrO4 + H2O2 + KOH → K3CrO8 + O2 + H2O
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
2O-1 - 2e- = O20 | 1
Cr+6 + e- = Cr+5 | 2
Отмечаем, что часть пероксидных групп переходят в продукт неизменёнными. Ставим вычисленные коэффициенты перед хроматами и кислородом. Так как образуется тетрапероксохромат(V), то в каждую молекулу продукта входит по 4 пероксидных группы, плюс одна пошла на окисление, следовательно, коэффициент перед перекисью - 9. Для двух молекул пероксохромата нужно еще 2 атома калия - значит коэффициент перед KOH - 2. Уравниваем воду в уравнении. Пишем уравнение реакции:
Ответ: 2K2CrO4 + 9H2O2 + 2KOH → 2K3CrO8 + O2 + 10H2O
Задача 10. Уравнять реакцию меди с азотистоводородной кислотой методом электронного баланса.
Решение.
Схема реакции:
Cu + HN3 → Cu(N3)2 + N2 + NH4N3
Для упрощения расчетов примем, что в азотистоводородной кислоте один атом азота имеет степень окисления -1, а два - по 0. Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
Cu - 2e- = Cu+2 | 1
N-1 + 2e- = N-3 | 1
Отмечаем, что азидная группа входит в два продукта реакции, значит азотистоводородную кислоту нужно уравнивать последней. Пишем уравнение реакции:
Ответ: Cu + 4HN3 → Cu(N3)2 + N2 + NH4N3
Задача 11. Уравнять реакцию диспропорционирования хлора в щелочной среде при нагревании, методом электронного баланса.
Решение.
Схема реакции:
Cl2 + KOH → KClO3 + KCl + H2O
Определяем степени окисления элементов и составляем схему электронного баланса:
2Cl0 - 10e- = 2Cl+5 | 1
2Cl0 + 2e- = 2Cl-1 | 5
В данной реакции окисляется и восстанавливается одно и тоже вещество, поэтому перед хлором коэффициенты суммируются. Так как расчет идет на молекулу хлора, то для расчета брались по 2 атома хлора и коэффициенты продуктов умножаются на 2. Для образования 2 молекул хлората калия и 10 молекул хлорида калия нужно 12 молекул гидроксида калия. Последней уравниваем воду подставляя ей коэффициент 6. Получаем уравнение:
6Cl2 + 12KOH → 2KClO3 + 10KCl + 6H2O
Видим, что все коэффициенты можно сократить на 2 для упрощения уравнения.
Пишем уравнение реакции:
Ответ: 3Cl2 + 6KOH → KClO3 + 5KCl + 3H2O