Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

к)

(в FeS ₂окисляются атомы Fe ^IIFe ^IIIи S ^-I → S ^IV, расчет ведут на число этих атомов в формульной единице реагента и суммируют число отданных электронов);

л)

(в реагенте одновременно окисляются атомы первого слева и восстанавливаются атомы второго слева элементов: Fe ^II → Fe ^IIIи N ^V→ N ^IV, расчет ведут на число этих атомов в формуле реагента и алгебраически суммируют число электронов);

м)

(коэффициент для HNO ₃находят суммированием числа атомов N в правой части уравнения);

н)

(в раствореZn – восстановитель, H ₂O – окислитель; в молекуле воды восстанавливается один атом водорода из двух: Н ^IОН – Н ⁰);

(в расплавевосстанавливается атом водорода из гидроксид-иона [ОН ^I] ^- → Н ⁰).

14.3. Ряд напряжений металлов

В ряду напряжений металлов стрелка отвечает уменьшению восстановительной способности металлов и увеличению окислительной способности их катионов в водном растворе (кислотная среда):

Ряд напряжений позволяет установить:

1) будет ли протекать реакция между металлом и водой; металлы, стоящие в ряду левее Mg, т. е. Li, К, Ва, Са и Na, реагируют с водой по уравнениям:

остальные металлы в обычных условиях не реагируют с водой;

2) будет ли протекать реакция с выделением Н ₂между металлом и кислотой, которая является окислителем за счет катионов Н ⁺, такими как НCl и H ₂SO ₄(разб.).

С НCl (разб.) и H ₂SO ₄(разб.) реагируют почти все металлы, стоящие левееводорода, например:

Исключения:металлы Ti и Sn реагируют только с НCl (конц.):

и не реагируют с H ₂SO ₄(разб.). Металл Pb, восстановительная активность которого почти равна таковой для водорода, не реагирует с НCl (разб., конц.) и H ₂SO ₄(разб.).

Металлы, стоящие в ряду напряжений правееводорода – Cu, Hg, Ag, Pt и Au, в принципе не вступают во взаимодействие с НCl и H ₂SO ₄(разб.) и не вытесняют из них водорода.

Внимание!Из распространенных кислот в реакции с вытеснением водорода не вступают азотная кислота HNO ₃(ни концентрированная, ни разбавленная) и серная кислота H ₂SO ₄(конц.);

3) будет ли протекать реакция замещения между металлом и сольюдругого металла в ее растворе; чем левее находится металл в ряду напряжений, тем легче он переходит в состояние катиона и восстанавливает все металлы, стоящие справа от него(положение металлов относительно водорода не имеет значения). Так, Fe вытесняет металлы Cd – Au (по ряду слева направо) из растворов их солей.

Примеры:

а)

б)

в)

В этих реакциях не используют металлы Li – Na (левая часть ряда), которые будут реагировать не с солями других металлов в растворе, а с водой.

14.4. Электролиз расплава и раствора

Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через растворыили расплавыэлектролитов.

На отрицательно заряженном электроде — катодепроисходит электрохимическое восстановлениечастиц (атомов, молекул, катионов), а на положительно заряженном электроде — анодеидет электрохимическое окислениечастиц (атомов, молекул, анионов).

Примеры электролиза расплавов:

а)

б)

Электролиз водыпроводится всегда в присутствии инертногоэлектролита (для увеличения электропроводности очень слабого электролита – воды):

В зависимости от инертного электролита электролиз проводится в нейтральной, кислотной или щелочной среде (например, в присутствии K ₂SO ₄, H ₂SO ₄или КОН).

При выборе инертного электролита необходимо учесть, что никогда не восстанавливаются на катоде в водном растворе катионы металлов, являющихся типичными восстановителями (например, Li ⁺, К ⁺, Са ²⁺, Na ⁺, Mg ²⁺, Al ³⁺), и никогда не окисляется на аноде кислород О ^-IIанионов оксокислот с элементом в высшей степени окисления (например, ClO ₄ ^-, SO ₄ ^2-, NO ₃ ^-, РО ₄ ^3-, CO ₃ ^2-); вместо них окисляется вода.

Примеры электролиза растворов солей:

а)

(на аноде окисляются анионы Cl ^-, а не кислород О ^-IIмолекул Н ₂O, так как электроотрицательность хлора меньше, чем у кислорода, и следовательно, хлор отдает электроны легче, чем кислород);

б)

(на катоде восстанавливаются катионы Cu ²⁺, а не водород Н ^Iмолекул Н ₂O, так как медь стоит правее водорода в ряду напряжений, т. е. легче принимает электроны, чем Н ^Iв воде; подробнее см. 5.3).

Подчеркнем еще раз, что электролиз – это окислительно-восстановительная реакция, которая протекает под действием и при участии электрического тока. Уравнения электрохимических реакций отражают те процессы, которые без помощи электрического тока протекать не могут.

1. В уравнении реакции

CuS + HNO ₃(конц.) → CuSO ₄+ NO ₂↑ +… коэффициент у формулы окислителя равен

1) 1

2) 4

3) 8

4) 11

2. В уравнении реакции

К ₂Cr ₂O ₇+ НCl → CrCl ₃+ Cl ₂↑ +… коэффициент у формулы восстановителя – это