Тема: Окислительно-восстановительные реакции — КиберПедия 

Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...

Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...

Тема: Окислительно-восстановительные реакции

2017-12-21 397
Тема: Окислительно-восстановительные реакции 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

 

1. Рассчитайте степень окисления подчеркнутых элементов. Объясните, какую роль они могут выполнять в ОВР: быть а) только окислителем; б) только восстановителем; в) и окислителем, и восстановителем
  B iO3-, Na Br, V O2   C O, Br O-, H2 Se
  N O3-, Zn 0, S O32-   Mn2 +, Cl O4- , Cu
  Br O-, Al O2-, I -   As O43-, Mg, Mn O2
  NO3-, NO, Cr2O72-   S O42-, SeO32-, H2 O
  Re O4-, I O-, N H4OH   I O4-, Cr 2O3 , H te -
  Se O42-, Br -, Cl O3-   Fe 2O3, Na2 S, W O42-
  H2 S, Cr O42-, N O2   N O2, Pb O32-, Sn
  V O3-, Cl 2 , Ge O32-   P O3-, Ti O2 , Cl O-
  Cl O2-, Ti O, Au O33-   Al O2-, Pb O22-, Ca
  C O2, Mn O42-, N H4+   Sb O43-, N 2, Na I
  Fe2O3, MnO4-, Br-   Cr O2-, Mn O4-, N H3
  Pb O2 , Ni, I2     N2H4, Cr2O3, CrO42-,
  PO43-, O3, SbO43-   N H2OH, VO2+, Ni
  V O2+, P O43-, H2 S   N O, H2 Te, (V O2)+
  H F, (Mn O4)2-, Cr O42-   Mo O42-, (Ge O2 )2-, P H3

 

  2. Составьте электронно-ионные схемы и молекулярные уравнения ОВР. Укажите окислитель и восстановитель  
  KMnO4+KI+H2O ® MnO2, J2 Ni+HCl
  Cr2O3+KNO3+NaOH ® CrO42-, NO2- Ni+H2SO4конц., t° ®
  MnO2+KNO3+KOH ® MnO42-, NO2- Co+HNO3разб.
  KMnO4+KI+NaOH ® MnO42-, IO3- Co+H2SO4разб.
  K2Cr2O7+FeSO4+H2SO4 ® Fe3+, Cr3+ Co+HCl
  KMnO4+V2(SO4)3+H2O ® MnO2, VO2+ Co+H2SO4конц.
  K2MnO4+Na2SO3+H2O ® MnO2, SO42- Fe+H2SO4разб.
  MnSO4+PbO2+HNO3 ® MnO2, Pb2+ Fe+H2SO4конц., t° ®
  Cr2(SO4)3+NaClO+NaOH ® CrO42-, Cl- Fe+HCl
  Mn(NO3)2+NaBiO3+H2SO4 ® MnO4-, Bi3+ kBBBiBi3+ Fe+HNO3разб.
  Cr2O3+KClO3+NaOH ® CrO42-,Cl- Fe(OH)2+O2+H2O
  K2Cr2O7 +H2S+H2SO4 ® Cr3+, S Ni + O2 +H2O
  FeCl3+Cl2+KOH ® FeO42-, Cl- Sn + H2O + O2
  Ni(OH)2+NaClO + H2O ® Ni(OH)3, Cl- Co + NaOH + O2 + H2O
  Co(OH)3+HCl ® Co2+, Cl2 Ni + NaOH + O2
  Na2SO3+K2Cr2O7+H2SO4 ® Cr3+, SO42- Cr + H2O
  HCl + HNO3 ® Cl2, NO Cr + H2O + O2
  Fe2O3+KNO3+NaOH ® FeO42-, NO2- Sn + NaOH + O2 + H2O
  H2S + Cl2+H2O ® SO42-, Cl- Mg+HNO3разб.
  Fe2(SO4)3+Na2S+H2SO4 ® Fe2+, S Zn+H2SO4конц.
  K2Cr2O7 +HCl ® Cr3+, Cl2 Cu+H2SO4конц.
  KCrO2 + Cl2 + KOH ® CrO42-, Cl- Ti+HNO3конц.
  NaNO3 + Zn + NaOH ® ZnO22-, NH3 Ti+O2+NaOH + H2O
  SO2 + NaJO3 + H2O ® SO42-, I- Cu + H2SO4конц.
  FeCl2+KMnO4+H2SO4 ® Fe3+, Mn2+ Al + NaOH + H2O
  FeCl2 + HNO3 + HCl ® Fe3+, N2O Fe + H2O + O2
  MnO2+KClO3+KOH ® MnO42-,Cl- Zn + HCl + O2
  KMnO4+NaNO2+H2SO4 ® Mn2+, NO3- Zn + O2+NaOH + H2O
  KMnO4+Na2SO3+NaOH ® MnO42-, SO42- Cu + O2+NaOH + H2O
  K2Cr2O7+SnCl2+H2SO4 ® Sn4+, Cr3+ Al+HNO3разб.

5. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ. Bi3+

Коррозия металлов - это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс разрушения металла под действием окружающей среды.

Коррозия
Химическая Электрохимическая
Возникает в отсутствии электролита: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3; 4Al + 3O2 = 2Al2O3. Происходит в присутствии электролита и сопровождается возникновением микротоков в микрогальваноэлементах

 

Пример 1. Рассмотрим процессы, происходящие при коррозии цинковой пластинки, склепанной с железной, в кислой среде. В этом случае образуется гальванопара Zn½Fe.

Выписываем окислительно-восстановительные потенциалы обоих металлов в данной среде по таблице (см.приложение 5):

 

j0Zn2+/Zn = -0,76 B, j0Fe2+/Fe = -0,44 B;

Определяем по потенциалам более активный металл (с меньшим значением потенциала):

j0Zn2+/Zn < j0Fe2+/Fe.

 

Более активный металл - Zn. Цинк разрушается в первую очередь, т.е. теряет электроны, является восстановителем

Zn0 - 2e ® Zn2+.

 

Второй металл (Fe) не разрушается, он является проводником электронов. e


Zn½Fe

HCl e

Окислителем является среда - кислая (ионы H+ принимают электроны), нейтральная (H2O) или щелочная (H2O). В нашем примере роль окислителя выполняют ионы H+.

Выписываем потенциал окислителя для кислой среды, имея в виду, что О2 в данном примере отсутствует

j0 +2 = 0 В.

 

Процесс восстановления ионов водорода происходит на железе

на Fe: 2H+ + 2e ® H2.

 

Суммарный процесс при коррозии гальванопары Zn½Fe записываем в следующей форме: HСl

1 Zn0 - 2e ® Zn2+

 

на Fe: 1 2H+ + 2e ® H20

 

Zn0 + 2H+ = Zn2+ + H2

 

Молекулярное уравнение коррозии:

 

Zn0 + 2HCl = ZnCl2 + H2 (на Fe).

 

Более активный металл является анодом (А), менее активный - катодом (К).

 

А(-) Zn½Fе К(+) jок > jвос

HCl коррозия возможна,

разрушается цинк.

 

Пример 2. Рассмотрим коррозию латуни (сплава цинка и меди) в щелочном растворе в присутствии кислорода Zn | Cu

NaOH+ H2O + O2.

 

Выписываем окислительно-восстановительные потенциалы обоих металлов в щелочной среде по таблице (см. приложение 5):

 

j0ZnO22-/Zn = -1,22 B, j0Cu(OH)2/Cu = -0,22 B.

 

Определяем по потенциалам более активный металл - Zn. Цинк разрушается в первую очередь, является восстановителем

Zn0 - 2e + 4OH-® ZnO22-+ H2O.

 

Второй металл (Cu) не разрушается, он является проводником электронов. e

Zn | Cu

NaOH+ H2O + O2 e

Окислителем в данном примере может быть O2 и H2O. Выписываем потенциалы окислителей для щелочной среды из таблицы (см.приложение 5):

j0 2H2O/H2 = -0,83 B

j 0 O2/4OH > j0 2H2O/H2.

j0 O2/4OH-= +0,40 B

Окислитель выбираем с большим потенциалом (O2).

Процесс восстановления кислорода происходит на меди

на Cu: O2 + 4e + 2H2O → 4OH-.

 

Суммарный процесс при коррозии латуни в щелочной среде в присутствии кислорода записываем в следующей форме:

 


2 Zn0 - 2e + 4OH-® ZnO22-+ H2O

на Сu: 1 O2 + 4e + 2H2O → 4OH-

 


2Zn + 8OH- + O2 + 2H2O ® 2 ZnO22-+ 4H2O + 4OH-

2Zn + 4OH- + O2 ® 2 ZnO22-+ 2H2O.

Молекулярное уравнение коррозии:

 

2Zn + 4NaOH + O2 ® 2Na2ZnO2 + 2H2O.

Более активный металл Zn - анод, Cu - катод

е

 

(-)А Zn | Cu (+К)

NaOH+ H2O + O2 e

jок > jвос, коррозия возможна, разрушается цинк.

 

 

Домашнее задание № 5

Тема: Коррозия металлов

Рассмотрите коррозию двух металлов в указанной среде: запишите электродные процессы, молекулярное уравнение; укажите металл, который разрушается под действием окислителя; укажите окислитель
Гальвано пара Коррозионная среда Гальвано пара Коррозионная среда
  Zn½Sn HCl + O2   Mg½Zn H2O + O2
  Al½Fe HCl   Al½Cu NaOH + H2O
  Ni½Fe H2O + O2   Al½Co NaOH + H2O
  Co½Zn H2O   Fe½Ag HCl
  Fe½Zn H2O + O2   Fe½Ni HCl + O2
  Al½Cu NaOH + H2O+ O2   Ni½Sn H2O
  Cr½Ni H2O   Mg½Sn H2O + O2
  Ni½Cu HCl + O2   Pb½Ni NaOH + H2O
  Sn½Cu H2O + O2   Cu½Al NaOH +H2O + O2
  Mg½Al H2O   Zn½Ni HCl + O2
  Pb½Fe NaOH + H2O   Zn½Al NaOH +H2O + O2
  Co½Mg NaOH + H2O   Zn½Sn H2O + O2
  Zn½Cu H2SO4разб.   Fe½Mg NaOH +H2O + O2
  Cu½Sn H2SO4разб. + O2   Zn½Fe HCl
  Mg½Fe H2O   Cu½Zn NaOH + H2O

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Примерный вариант итогового тестового задания.

Часть А.

Из четырех вариантов ответов выберите один правильный.

А1. Кислотным оксидом является:


1) FeO 3) ZnO

2) CrO3 4) MnO2

A2. C водой при высокой температуре реагирует:

1) Au 3) Fe

2) Ag 4) Cu

А3. С бромоводороднойной кислотой реагируют оба вещества:


1) CuO и SO3 3) CrO и Fe2O3

2) SO3 и CrO 4) Fe2O3 иMn2O7

A4. Соляная кислота реагирует с каждым из веществ:

1) Ag и Na2CO3 3) Fe и KNO3

2) Al и Cu(OH)2 4) CuO и H2SO4

А5. Карбонат кальция реагирует с каждым из веществ:


1) NaOH и H2O 3) Zn и Ca(OH)2

2) KCl и SO3 4) HCl и H2CO3

A6. В цепочке превращений Fe2O3 →X →FeCl2 веществом X является:

1) FeSO4 3) Fe2(SO4)3

2) Fe 4) Fe(OH)3

А7. Слабым электролитом является вещество:


1) BaSO4 3) HCl

2) Ca(NO3)2 4) KNO3

A8. Левая часть краткого ионного уравнения реакции

Co2++2OH- соответствует взаимодействию в растворе:

1) нитрата кобальта(II) и воды

2) хлорида кобальта (II) и гидроксида цинка

3) сульфида кобальта (II) и гидроксида натрия

4) нитрата кобальта (II) и гидроксида натрия

A9. Реакция возможна между водными растворами веществ, формулы которых:

1) KOH и LiCl 3) NaOH и K2SO4

2) Cu(NO3)2 и FeCl2 4) K2CO3 и HNO3

 

А10. Фенолфталеин станет малиновым в растворе:


1) сульфита натрия 3) хлорида цинка

2) сульфата калия 4) хлорида кальция

A11. Степень окисления +6 проявляет железо в соединении:

1) Fe2(SO4)3 3) Fe3O4

2) Fe(OH)2 4) K2FeO4

А12. В окислительно-восстановительных реакциях только восстановителем является:


1) NO2 3) NH3

2) Na2SO3 4) Cl2

Часть В.

В1. Установите соответствие между названием вещества и его принадлежностью к соответствующему классу неорганических соединений

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА КЛАСС НЕОРГАНИЧЕСКИХ

СОЕДИНЕНИЙ

А) гидрокарбонат калия 1) средние соли

Б) гидроксокарбонат меди (II) 2) кислые соли

В) гидроксид цинка 3) основные соли

Г) муравьиная кислота 4) амфотерные гидроксиды

5) основания

6) кислоты

А Б В Г
       

В2. Установите соответствие между названием соли и уравнением ее гидролиза по первой ступени.

НАЗВАНИЕ СОЛИ УРАВНЕНИЕ ГИДРОЛИЗА

А) фосфат калия 1) PO43- + H2O ⇄ HPO42- + OH-

Б) гидрофосфат цезия 2) HPO42- + H2O ⇄ H2PO4- + OH-

В) сульфид лития 3) HSO3- + H2O ⇄ H2SO3 + OH-

Г) гидросульфид натрия 4) S2- + H2O ⇄ HS- + OH-

5) HS- + H2O ⇄ H2S + OH-

А Б В Г
       

В3. Ответом задания является последовательность букв. Запишите выбранные буквы в алфавитном порядке.

Хлор реагирует с

А) медью

Б) бромидом калия

В) фторидом натрия

Г) гидроксидом кальция

Д) бромоводородной кислотой

Е) сульфатом калия

В4. Впишите цифру:

Сумма коэффициентов в сокращенном ионном уравнении реакции

между гидроксидом лития и хлоридом железа(II) равна ______.

 

Часть С.

С1. Напишите в молекулярной и ионной (полной и сокращенной) формах уравнения реакций для следующих превращений:

NaOH → Cr(OH)3→ Cr2(SO4)3→ CrCl3 → CrOHCl2

C2. Напишите в молекулярной и ионной формах уравнения

а) гидролиза соли K2SO3, укажите значение pH раствора этой соли;

б) совместного гидролиза солей AlCl3 и NaCN

C3. Составьте электронную схему и молекулярное уравнение реакций. Коэффициенты расставьте методом ионно-электронного баланса.

а) K2Cr2O7 + N2 + H2SO4 → Cr3+ + NO3- + …

б) Ca + H2SO4 (конц)

 

С4. Используя потенциалы (см. таблицу), укажите анод и катод гальванопары, рассчитайте ЭДС, напишите уравнения анодного и катодного процесса, молекулярное уравнение коррозии алюминия в контакте с медью во влажной атмосфере.

 

 

ОТВЕТЫ.

Часть А.

А1 А2 А3 А4 А5 А6 А7 А8 А9 А10 А11 А12
                       

 

 

Часть В.

В1 В2 В3 В4
    АБГД  

Часть С.

С1. NaOH → Cr(OH)3→ Cr2(SO4)3→ CrCl3 → CrOHCl2

 

1) 3NaOH + CrCl3 → 3NaCl + Cr(OH)3

3Na+ + 3OH- + Cr3+ + 3Cl- → 3Na+ + 3Cl- + Cr(OH)3

Cr3+ + 3OH-→ Cr(OH)3

2) 2Cr(OH)3 ↓ + 3H2SO4→ Cr2(SO4)3+ 6H2O

2Cr(OH)3↓ + 6H+ + 3SO42- → 2Cr3+ + 3SO42- + 6H2O

Cr(OH)3↓ + 3H+ → Cr3+ + 3H2O

3) Cr2(SO4)3+ 3BaCl2 → 2CrCl3 + 3BaSO4

2Cr3+ + 3SO42- + 3Ba2+ + 6Cl- → 2Cr3+ + 6Cl- + 3BaSO4

Ba2+ + SO42- → BaSO4

4) CrCl3 + NaOH → CrOHCl2 + NaCl

Cr3+ + 3Cl- + Na+ + OH- → CrOHCl2 + Na+ + Cl-

Cr3+ + 2Cl- + OH- → CrOHCl2

 

C2. a) K2SO3 = 2K+ + SO32-

Гидролизу подвергается анион слабой кислоты SO32 - :

1-я ступень:

SO32 - +HOH ⇄ HSO3 - +OH - (ионы OH - в избытке).

Молекулярное уравнение 1-й ступени:

K2SO3 + H2O ⇄ KHSO3 + KOH – щелочная среда (рН > 7)

б) AlCl3 = Al3+ + 3Cl - – гидролиз по катиону

NaCN = Na+ + CN - – гидролиз по аниону

Итоговое ионное уравнение:

Al3+ + 3CN - + 3H2O = Al(OH)3 + 3HCN

Молекулярное уравнение:

AlCl3 + 3NaCN + 3H2O = Al(OH)3 + 3HCN + 3NaCl

 

C3. a)K2Cr2O7 + N2 + H2SO4 ® Cr3+ + NO3 - + …

среда

2K+ + Cr2O72 - + N2 + 2H+ + SO42 - ® Cr3+ + NO3 - + …

 

    Cr2O72+14Н+ - +6е ® 2Cr3+ + 7Н2О
    N2 + 6Н2О –10е ® 2NO3- + 12Н+

 

5Cr2O72 - + 3N2 + 70Н+ +18Н2О ® 10Cr3+ + 6NO3 - + 3 + + 35Н2О

 

5Cr2O72 - + 3N2 + 34Н+ ® 10Cr3+ + 6NO3 - + 17Н2О

 

10K++5Cr2O72 - +3N2 + 34Н+ +17SO42 - ®10Cr3+ + 6NO3 - + 10K++ 17SO42+ 17Н2О

5K2Cr2O7 + 3N2 +17H2SO4 ® 5Cr2(SO4)3 + 6KNO3 + 2K2SO4 + 17Н2О

 

б) Ca + H2SO4 (конц) → …т.к. Ca активный металл, то

 

 

Ca + H2SO4 (конц) → CaSO4 + H2S + H2O

среда

Ca + 2H+ + SO42 - ® Ca2+ + H2S + …

 

    SO42- +8е +10Н+ ® H2S + 4Н2О
    Ca –2е ® Ca2+

 

SO42 - + 4Ca + 10Н+ ® H2S + 4Ca2+ + 4Н2О

 

4SO42 - + SO42 - + 4Ca + 10Н+ ® + 4Ca2+ + 4SO42 - + 2О

 

4Ca + 5H2SO4 (конц)→ 4CaSO4 + H2S + 4Н2О

 

 

Al Cu
H2O + O2

C4.

 

 

Выписываем окислительно-восстановительные потенциалы обоих металлов в нейтральной среде по таблице (см приложение 5)

j(Al(OH)3/Al)= -1,88В,

j(Cu(OH)2/Cu) = +0,19В.

Более активный металл – Al, восстановитель.

 

Al0 – 3e + 3OH - ® Al(OH)3

 

Cu не разрушается, является проводником электронов

е

 

Al Cu
H2O + O2

 

 

Окислителем в данном примере может быть O2 и H2O.

j(2Н2О/Н2) = -0,41 В

j(О2/4OH -) > j(2Н2О/Н2).

j(О2/4OH -) = +0,81 В

Окислитель - О2.

Процесс восстановления кислорода происходит на меди:

на Cu: O2 + 4e + 2H2O ® 4OH -

Суммарный процесс

  Al0 – 3e + 3OH- ® Al(OH)3
На Cu: 3 O2 + 4e + 2H2O ® 4OH-
4Al0 + 12OH- + 3O2 + 6H2O ® 4Al(OH)3 + 12OH-
4Al + 3O2 + 6H2O ® 4Al(OH)3

 

Молекулярное уравнение коррозии:

4Al + 3O2 + 6H2O ® 4Al(OH)3

Более активный металл Al – анод, Cu – катод:

е

 


А(-) Zn Cu К(+)
H2O + O2

 


ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Растворимость оснований и солей в воде

Р – растворимое вещество; М – малорастворимое вещество; Н – практически нерастворимое вещество;

(-) – вещество не существует или разлагается водой.

  Катионы   Анионы
  OH-   F-   Cl-   Br-   I-   S2-   SO32-   SO42-   PO43-   CO32-   SiO32-   CH3COO-
Mg2+ М Н Р Р Р Р Н Р Н Н Н Р
Ca2+ М Н Р Р Р М Н М Н Н Н Р
Ba2+ Р М Р Р Р Р Н Н Н Н Н Р
Be2+ Н Р Р Р - - - Р Н Н - Н
Bi3+ Н Н - - - Н Н - Н Н - -
Al3+ Н М Р Р Р - - Р Н - Н М
Cr3+ Н Н Р Р Р - - Р Н - Н Р
Mn2+Zn2+ Н М Р Р Р Н Н Р Н Н Н Р
Co2+,Ni2+ Н Р Р Р Р Н Н Р Н Н Н Р
Fe2+ Н Н Р Р Р Н Н Р Н Н Н Р
Fe3+ Н Н Р Р - - - Р Н Н Н Р
Cd2+ Н Р Р Р Р Н Н Р Н Н Н Р
Hg2+ - - Р М Н Н Н Р Н Н - Р
Cu2+ Н Н Р Р Р Н Н Р Н Н Н Р
Ag+ - Р Н Н Н Н Н М Н Н Н Р
Sn2+ Н Р Р Р Р Н - Р Н - - Р
Sr2+ М Н Р Р Р Р Н Н Н Н Н Р
Pb2+ Н Н М М Н Н Н Н Н Н Н Р

Гидроксиды и соли, образованные катионами K+, Na+, NH4+, а также все си азотной кислоты (анион NO3-) - растворимы

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Ряд активности металлов (φ0, В)

Восстановительная активность металлов возрастает


Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb H2 Cu Ag Pt Au

-3,04 -2,92 -2,90 -2,87 -2,71 -2,36 -1,66 -1,17 -0,76 -0,74 -0,44 -0,28 -0,26 -0,14 -0,13 0 +0,34 +0,80 +1,28 +1,52

Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ 2H+ Cu2+ Ag+ Pt2+ Au3+

 


Окислительная активность металлов возрастает

 

 


ПРИЛОЖЕНИЕ 4.


Поделиться с друзьями:

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.225 с.