Інші завдання дивись тут...

Пропонуються два алгоритми складання електронного балансу. Сірим кольором даються відповіді, а зеленим кольором - пояснення.

Знаємо, розуміємо

1. Сформулюйте визначення окисника та відновника, процесів окиснення й відновлення. Окисник — це частинка (атом чи йон), що приєднує електрони. Ступінь окиснення окисника в ході окисно-відновної реакції завжди зменшується. Відновник — це частинка (атом чи йон), що віддає електрони. Ступінь окиснення відновника в ході окисно-відновної реакції завжди збільшується.

 

Застосовуємо

Вправа 84. Перетворіть схеми окисно-відновних реакцій на рівняння. До кожного рівняння визначте тип реакції за відомими вам класифікаціями, складіть електронний баланс, зазначте окисник і відновник, процеси окиснення та відновлення.

а) Cu + O₂ → CuO

Тип реакції: сполучення, окисно-відновна.

I спосіб

Cu⁰ + O₂⁰ → Cu⁺²O^-2

відновник Cu⁰ -2e → Cu⁺²    │2 │4│2 ― процес окиснення

окисник   O₂⁰ + 4e → 2O^-2   │4 │  │1 ― процес відновлення 

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Купрума та Оксигену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 2 і 4. Це число 4, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині, ділимо почергово на 2 і 4, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Купруму і Оксигену. Множники 2 і 1 є шуканими коефіцієнтами. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковим є індекс елемента Купруму у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 2 перед формулами двох сполук (Cu, CuO), а різним є індекс елемента Оксигену ― ставимо коефіцієнт 1 (який зазвичай не пишемо), бо відноситься до двох атомів Оксигену, перед формулою кисню:

2Сu + O₂ = 2CuO

II спосіб

Cu⁰ + O₂⁰ → Cu⁺²O^-2

відновник Cu⁰ -2e → Cu⁺²    2│х 2 ― процес окиснення

окисник   O₂⁰ + 4e → 2O^-2   4│х 1 ― процес відновлення 

Числа в останньому стовпчику — 2 і 1 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

2Cu⁰ -4e → 2Cu⁺²

O₂⁰ + 4e → 2O^-2  

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

2Cu⁰ + O₂⁰ → 2Cu⁺² + 2O^-2

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції: 

2Cu + O₂ = 2CuO 

 

б) CuCl₂ + Fe → FeCl₂ + …

CuCl₂ + Fe → FeCl₂ + Cu

Тип реакції: заміщення, окисно-відновна.

І спосіб

Cu⁺²Cl₂^-1 + Fe⁰ → Fe⁺²Cl₂^-1 + Cu⁰

окисник   Cu⁺² + 2e → Cu⁰    │2│2│1 ― процес відновлення

відновник Fe⁰ -2e → Fe²⁺      │2│ │1 ― процес окиснення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Купруму та Феруму. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 2 і 2. Це число 2, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині, ділимо почергово на 2 і 2, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Купруму і Феруму. Числа 1 є шуканими коефіцієнтами. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та однаковим є індекси цих елементів у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 1, який зазвичай не пишемо, перед формулами усіх сполук (CuCl₂, Cu, Fe, FeCl₂):

CuCl₂ + Fe = FeCl₂ + Cu 

ІІ спосіб

Cu⁺²Cl₂^-1 + Fe⁰ = Fe⁺²Cl₂^-1 + Cu⁰

окисник   Cu⁺² + 2e → Cu⁰    2│х 1 ― процес відновлення

відновник Fe⁰ -2e → Fe²⁺      2│х 1 ― процес окиснення

Додаткові множники дорівнюють 1.

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

Cu⁺² + Fe⁰ → Cu⁰ + Fe²⁺ 

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

CuCl₂ + Fe = FeCl₂ + Cu 

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. У нашому випадку це Хлор: в обох частинах рівняння записано по 2 атоми.

 

в) АgNO₃ → Ag + NO₂+ O₂↑

Тип реакції: розкладу, окисно-відновна.

І спосіб

Аg⁺¹N⁺⁵O₃^-2 → Ag⁰ + N⁺⁴O₂^-2 + O₂⁰

відновник 2O^-2 - 4e → O₂⁰  │4│ │1 ― процес окиснення

окисник Ag⁺¹ + 1e → Ag⁰   │1│4│2 ― процес відновлення 

окисник N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴    │1│ │2 ―  процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Оксигену, Аргентуму та Нітрогену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 4 і 2 (кількість відданих електронів 4 і приєднаних електронів 2). Це число 4, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині, ділимо почергово на 4 і 2, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Оксигену, Аргентуму і Купруму. Числа 1 і 2 є шуканими коефіцієнтами. Зрівнювати потрібно починати з тієї сторони, де більше речовин, або з тієї сторони, де є проста речовина. Коефіцієнти записуємо перед формулами продуктів реакції, що містять елемент, який змінив ступінь окиснення.

AgNO₃ → 2Ag + 2NO₂ + O₂

Добираємо коефіцієнти для аргентум (І) нітрату. Він становить 2. Правильно записане рівняння:

2АgNO₃ = 2Ag + 2NO₂+ O₂↑

ІІ спосіб

Аg⁺¹N⁺⁵O₃^-2 → Ag⁰ + N⁺⁴O₂^-2 + O₂⁰

відновник 2O^-2 - 4e → O₂⁰  4│ х 1 ― процес окиснення

окисник Ag⁺¹ + 1e → Ag⁰   1│ х 2 ― процес відновлення 

окисник N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴    1│ х 2 ―  процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 1, 2 і 2 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

2O^-2 - 4e -> O₂⁰ 

2Ag⁺¹ + 2e -> 2Ag⁰ 

2N⁺⁵ + 2e -> 2N⁺⁴ 

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

2O^-2 + 2Ag⁺¹ + 2N⁺⁵ ->  O₂⁰ + 2Ag⁰ + 2N⁺⁴ 

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:

2АgNO₃ = 2Ag + 2NO₂+ O₂↑

 

г) РН₃ + О₂ → Р₂О₅ + Н₂О

Тип реакції: окисно-відновна.

І спосіб

Р^-3Н₃⁺¹ + О₂⁰ → Р₂⁺⁵О₅^-2 + Н₂⁺¹О^-2

відновник  2P^-3 - 16e → 2P⁺⁵    │16│16│1 ― процес окиснення

окисник   O₂⁰ + 4e → 2O^-2      │ 4│  │4 ― процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Фосфора та Оксигену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 16 і 4. Це число 16, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині, ділимо почергово на 16 і 4, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Фосфору і Оксигену. Числа 1 і 4 є шуканими коефіцієнтами. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та різними є індекси цих елементів у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 1 (який зазвичай не пишемо) перед формулою фосфор (V) оксиду і коефіцієнт 4 перед формулою кисню, адже коефіцієнти відносяться до двох атомів Фосфору і двох атомів Оксигену:

PH₃ + 4O₂ → P₂O₅ + H₂O

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

2РН₃ + 4О₂ = Р₂О₅ + 3Н₂О

ІІ спосіб

Р^-3Н₃⁺¹ + О₂⁰ → Р₂⁺⁵О₅^-2 + Н₂⁺¹О^-2

відновник  2P^-3 - 16e → 2P⁺⁵  16│x 1 ― процес окиснення

окисник   O₂⁰ + 4e → 2O^-2      4│x 4 ― процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 1 і 4 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

2P^-3 -16e → 2P⁺⁵

4O₂⁰ + 16e → 8O^-2  

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

2P^-3 + 4O₂⁰ → 2P⁺⁵ + 8О^-2

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції (зверніть увагу: 2 атоми Р⁺⁵ вже є у складі Р₂О₅, тому перед формулою цієї сподуки залишається коефіцієнт 1. Вісім атомів О^-2 - це 5 атомів у складі Р₂О₅ і 3 атоми в складі Н₂О, тому перед формулою води записуємо коефіцієнт 3):

2PH₃ + 4O₂ = P₂O₅ + 3H₂O

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. У нашому випадку це Гідроген: в обох частинах рівняння записано по 6 атомів. 

 

Вправа 85. Складіть рівняння окисно-відновної реакції за схемою.

NH₃ + Br₂ → N₂ + НBr

І спосіб

N^-3H₃⁺ + Br₂⁰ → N₂⁰ + Н⁺Br^-

відновник  2N^-3 - 6e → N₂⁰     │6│6│1 ― процес окиснення

окисник   Br₂⁰ + 2e → 2Br^-1   │2│ │3 ― процес відновлення

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Нітрогену та Брому. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 6 і 2. Це число 6, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині, ділимо почергово на 6 і 2, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Нітрогену і Брому. Числа 1 і 3 є шуканими коефіцієнтами. Оскільки елементи змінили ступінь окиснення повністю (в правій частині схеми ці елементи у жодній речовині не виявляють такий самий ступінь окиснення, як у вихідній речовині) та різними є індекси цих елементів у формулі вихідної речовини і продукту реакції, тому ставимо коефіцієнт 1 (який зазвичай не пишемо) перед формулою азоту і коефіцієнт 3 перед формулою брому, адже коефіцієнти відносяться до двох атомів Нітрогену і двох атомів Брому:

NH₃ + 3Br₂ → N₂ + HBr

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

2NН₃ + 3Br₂ = N₂ + 6НBr

II cпосіб

N^-3H₃⁺ + Br₂⁰ → N₂⁰ + Н⁺Br^-

відновник  2N^-3 - 6e → N₂⁰      6│х 1 ― процес окиснення

окисник   Br₂⁰ + 2e → 2Br^-      2│х 3 ― процес відновлення

Числа в останньому стовпчику — 1 і 3 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

2N^-3 - 6e → N₂⁰

3Br₂⁰ + 6e → 6Br^-

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

2N^-3 + 3Br₂⁰ → N₂⁰ + 6Br^-

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції:  

2NH₃ + 3Br₂ = N₂ + 6НBr

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. У нашому випадку це Гідроген: в обох частинах рівняння записано по 6 атомів.

У цій реакції бром є (І), а загальна кількість електронів, що беруть участь в окисновідновному процесі, дорівнює (ІІ)?

	I	II
А Б В Г	окисником відновником окисником відновником	1 3 6 7

Відповідь: В, бо у цій реакції бром є (окисником), а загальна кількість електронів, що беруть участь в окисно-відновному процесі, дорівнює(6).

 

Вправа 86. При взаємодії розбавленої нітратної кислоти з міддю утворюються сіль (купрум (ІІ) нітрат), вода та нітроген (ІІ) оксид. Складіть рівняння реакції та спробуйте розставити коефіцієнти шляхом арифметичного добору. За потреби здійсніть добір коефіцієнтів на основі електронного балансу.

HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + H₂O + NO

I cпосіб

H⁺¹N⁺⁵O₃^-2 + Cu⁰ → Cu⁺²(N⁺⁵O₃^-2)₂ + H₂⁺¹O^-2 + N⁺²O^-2

відновник  Сu⁰ - 2e → Cu⁺²   │2│6│3 ― процес окиснення

окисник   N⁺⁵ + 3e → N⁺²     │3│ │2 ― процес відновлення 

Проводимо вертикальну риску й виписуємо за нею число електронів, що віддали й приєднали атоми Купруму та Нітрогену. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 2 і 3. Це число 6, яке записуємо за другою вертикальною рискою посередині, ділимо почергово на 2 і 3, записуємо результат за третьою рискою в рядках, які стосуються елементів Купруму і Нітрогену. Числа 3 і 2 є шуканими коефіцієнтами. Зрівнювати потрібно починати з тієї сторони, де більше речовин. Коефіцієнти записуємо перед формулами продуктів реакції, що містять елемент, який змінив ступінь окиснення: 

HNO₃ + Cu → 3Cu(NO₃)₂ + H₂O + 2NO

Добираємо коефіцієнти для решти сполук. Правильно записане рівняння:

8HNO₃ + 3Cu = 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO

ІІ спосіб

H⁺¹N⁺⁵O₃^-2 + Cu⁰ → Cu⁺²(N⁺⁵O₃^-2)₂ + H₂⁺¹O^-2 + N⁺²O^-2

відновник  Сu⁰ - 2e → Cu⁺²   2│х 3 ― процес окиснення

окисник   N⁺⁵ + 3e → N⁺²     3│х 2 ― процес відновлення 

Числа в останньому стовпчику — 3 і 2 — це додаткові множники в схемах відповідних процесів:

3Сu⁰ - 6e → 3Cu⁺² 

2N⁺⁵ + 6e → 2N⁺²

Додамо почленно ці рівняння, одержимо сумарну схему:

3Сu⁰ + 2N⁺⁵ → 3Cu⁺² + 2N⁺²

Ці коефіцієнти переносимо у рівняння реакції (зверніть увагу: коефіцієнт 2 стосується лише NO, тому що частина атомів Нітрогену в йоні NO3– не відновилась, а увійшла до складу солі — купрум (II) нітрату. Обчислюємо загальну кількість атомів Нітрогену в правій частині рівняння: їх є 8 (6 + 2), отже, перед формулою нітратної кислоти записуємо коефіцієнт 8: 

8HNO₃ + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + H₂O + 2NO

Перевіряємо, чи зрівнялося число атомів елементів, яких не було в схемах окиснення та відновлення. Число атомів Гідрогену в обох частинах різне, урівнюємо його, тому біля H2O записуємо коефіцієнт 4.

8HNO₃ + 3Cu = 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO

Число атомів Оксигену в обох частинах однакове: по 24 атоми.

 

Вправа 87. У поданих на «Сторінці ерудита» прикладах окисно-відновних реакцій зазначте окисники та відновники, процеси окиснення й відновлення.

Приклад 1. Окисником і відновником є Хлор. 

Процес окиснення: Cl⁰ – 5e → Cl⁺⁵

Процес відновлення: Cl⁰ + 1e → Cl^-

Тип ОВР: диспропорціювання (самоокиснення-самовідновлення) — реакції, у ході яких й окиснюються, і відновлюються атоми одного хімічного елемента.

Приклад 2. Окисником і відновником є калій нітрат. 

Процес окиснення: 2O^-2 – 4 e → O₂⁰

Процес відновлення: N⁺⁵ + 2e → N⁺³

Тип ОВР: внутрішньомолекулярні окисно-відновні реакції — реакції, окисником і відновником у яких є один і той самий реагент.

Інші завдання дивись тут...