Складання рівнянь окисно-відновних реакцій методом електронного балансу

 

Метод ґрунтується на порівнянні ступенів окиснення атомів у вихідних речовинах та продуктах реакції.

Загальний хід складання рівнянь:

1) записати формули речовин, що вступають у реакцію. Бажано, щоб першою була формула окисника, а наступною – відновника;

 

2) визначити ступінь окиснення елемента у молекулі окисника та відновника;

 

3) визначити, в які сполуки перейдуть окисник та відновник в результаті віддачі та приєднання електронів і записати в правій частині рівняння спочатку формули продуктів відновлення та окиснення, а потім формули інших речовин, які утворюються;

 

4) скласти електронні схеми процесів окиснення та відновлення. Підібрати коефіцієнті в цих схемах так, щоб загальне число електронів, які віддає відновник, дорівнювало загальному числу електронів, які приєднує окисник;

 

5) розставити коефіцієнти в молекулярному рівнянні реакції, щоб загальне число атомів кожного елемента було однаковим в лівій та правій частинах рівняння.

НАПРИКЛАД:

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ → S + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

відновник окисник

S^2- - 2e → S⁰ | 5 окиснення

Mn⁺⁷ + 5e → Mn ⁺² | 2 відновлення

5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5S + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Допускається схему електронного балансу складати в рівнянні реакції:

KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ → S + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

+5ē -2ē

 

Хід роботи

Вплив середовища на проходження окисно-відновних реакцій:

Дослід №1

У пробірку наливаємо розчин калій перманганату (окисник), сірчану кислоту (середовище) і додаємо розчин натрій сульфіту (відновник). Перманганат іон у кислому середовищі швидко і повністю відновлюється до Mn²⁺. Що спостерігається?

 

 

Дослід №2

У пробірку наливаємо розчин калій перманганату (окисник), натрій гідроксид (середовище) і додаємо розчин натрій сульфіту (відновник).

Спостерігаємо появу забарвлення характерного для манганат-іона MnO₄^2-.

Дослід №3

У пробірку наливаємо розчин калій перманганату (окисник), воду (середовище) і додаємо розчин натрій сульфіту (відновник). Яка формула сполуки, що випала в осад?

Завдання 1.

Визначити ступінь окиснення елементів у сполуках:

 

H₂O₂; Cl₂; KClO₃; KMnO₄; H₂SO₄; Mn₂O₇; K₂Cr₂O₇; NaNO₂; NH₄NO₃; Cr₂(SO₄)₃.

Завдання 2.

Розставити коефіцієнти методом електронного балансу.

KMnO₄ + HNO₂ + H₂SO₄ ® MnSO₄ + HNO₃+ K₂SO₄ + H₂O

 

Контрольні питання.

1. Визначити ступінь окиснення елементів у сполуках.

2. Розставити коефіцієнти методом електронного балансу.

Варіанти індивідуальних завдань (таблиця 2.2)

 

№ з/п	Питання 1	Питання 2
	K2S; N2; SiO2; Zn(NO3)2	НCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + H2O
	NH3; H2; NaCl; Fe2(SO4)3	Na2S + KMnO4 + H2O = S + MnO2 + NaOH + KOH
	KCl; O2; SO2; Ag3PO4	HNO3+Zn ® Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O
	MgCl2; N2; SO3; Na3PO4	FeSO4+KMnO4+H2SO4=Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
	Na2O; Br2; P2O5; Ca(NO3)2	H2O2 + CrCl3 + KOH = K2Cr2O7 + KCl + H2O
	KBr; I2; CO; Al2(SO4)3	FeCl3 + H2S ® FeCl2 + S + HCl
	NaI; F2; CO2; PbSO4	Mn2O3 + Si = SiO2 + Mn
	H2O; KF; Cl2; H3PO4	KMnO4 + SO2 + H2O = MnO2 +H2SO4 + KOH
	CaCl2; NO2; N2; Al(NO3)3	Na2SO3 + KIO3 + H2SO4 = Na2SO4 +I2 + K2SO4 + H2O
	MgO; NO; O2; Na2SO3	HNO3 + Cu ® Cu(NO3)2 + NO + H2O
	CH4; CaBr2; Br2; Na2SO4	Cu + H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O
	LiCl; OF2; I2; Cu3(PO4)2	KMnO4 +K2S + H2SO4 = MnSO4 + S + K2SO4 + H2O
	CaO; Cl2; H2O; Fe(OH)3	KClO3 + S = KCl + SO2
	SiF4; KBr; Cl2; NaNO3	Cl2 + KOH = KCl + KClO + H2O
	CH4; NaF; O2; H2SiO3	SnSO4 + KMnO4 + H2SO4=Sn2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

Питання до захисту лабораторної роботи.

1. Навести приклади хімічних реакцій, які відбуваються без зміни ступеня окиснення елементів, що входять до складу реагуючих речовин.

2. Навести приклади хімічних реакцій, що відбуваються зі зміною ступеня окиснення елементів, що входять до складу реагуючих речовин.

3. Які реакції називаються окисно-відновними.

4. Роль окисно-відновних реакцій.

5. Який процес називається окисненням.

6. Який процес називається відновленням.

7. Навести приклади найважливіших відновників.

8. Навести приклади найважливіших окисників.

9. Як змінюються окисно-відновні властивості елементів відповідно в періодах та групах періодичної системі елементів Д.І.Менделєєва.

10. Алгоритм складання рівнянь окисно-відновних реакцій.

 

Лабораторна робота №6

Властивості сполук заліза.

Мета: закріпити та поглибити знання про властивості заліза, удосконалити навички хімічного експерименту, оволодіти прийомами та технікою якісного аналізу на катіони Fe²⁺; Fe³⁺.

 

Обладнання та реактиви: штатив з пробірками, розчини ферум (II) сульфату, ферум (III) хлориду, натрій гідроксиду, сульфатної і хлоридної кислот, калій перманганату.

Теоретичні відомості

Залізо – сріблясто-білий метал. Густина 7387 г/см³, температура плавлення 1539⁰С. має добру пластичність.

Залізо може проявляти дві характерних ступені окиснення +2 і +3.

Іони двовалентного заліза легко окислюються (навіть киснем повітря або іншими окисниками) в іони трьохвалентного. Тому у розчині сполук двовалентного заліза завжди присутні іони трьохвалентного заліза. Отриманий гідроксид заліза II на повітрі спочатку стає зеленуватим а потім жовто-бурим, переходячи в гідроксид заліза III.

Якісною реакцією на іони заліза (II) є червона кровۥяна сіль K₃[Fe(CN₆)] (гексаціаноферат (III) калія)

K₃[Fe(CN₆)] + FeCl₂ = КFe[Fe(CN₆)] + 2KCl

турнбулева синь

Якісною реакцією на іони заліза (III) жовта кровۥяна сіль K₄[Fe(CN₆)] (гексаціаноферат (II) калія)

K₄[Fe(CN₆)] + FeCl₃ = КFe[Fe(CN₆)] + 3KCl

берлінська лазур

Аналітичним реактивом на трьохвалентне залізо виступає роданід амонію NH₄SCN або калію KSCN

 

FеС1₃ + ЗКSСN = Fе(SСN)₃ + ЗКС1

Fе(SСN)₃ – роданід заліза (червоного кольору).

Ферум та його сполуки

Дослід 1. Отримання ферум (II) гідроксиду і перетворення його у ферум (III) гідроксид.

У пробірку до 5-6 крапель розчину ферум (II) сульфату додати декілька крапель розчину натрій гідроксиду до утворення білого осаду і перетворення його на зелений. Розділіть отриманий осад разом з розчином на дві пробірки. Одну з них залиште для наступного досліду, іншу енергійно встряхніть до утворення бурого осаду.

Напишіть рівняння реакції: а) взаємодії ферум (II) сульфату з натрій гідроксидом в молекулярній та іонній формах; б) окиснення ферум (II) гідроксиду на повітрі.

Дослід 2. Вивчення основних властивостей ферум (II) гідроксиду.

До отриманного у попередньому досліді осаду ферум (II) гідроксиду додати декілька крапель хлоридної кислоти до розчинення осаду. Запишіть спостереження.

Напишіть рівняння реакції взаємодії ферум (II) гідроксиду з хлоридною кислотою в молекулярній та іонній формах.

Дослід 3. Отримання ферум (III) гідроксиду при дії лугу на розчин солі.

У пробірку до 3-4 крапель розчину ферум (III) хлориду додати 1-2 краплі розчину натрій гідроксиду. Спостерігайте утворення бурого осаду. Запишіть спостереження.

Напишіть рівняння реакції взаємодіх ферум (III) хлориду з натрій гідроксидом в молекулярній та іонній формах.

Дослід 4. Вивчення основних властивостей ферум (III) гідроксиду.

До отриманого у попередньому досліді осаду ферум (III) гідроксиду додати декілька крапель сульфатної кислоти до розчинення осаду. Запишіть спостереження.

Напишіть рівняння реакції взаємодії ферум (III) гідроксиду з сульфатною кислотою в молекулярній та іонній формах.

Дослід 5. Якісні реакції на іони двох і тьохвалентного заліза.

а) До розчину хлориду заліза (II) додати кілька крапель червоної кровۥяної солі. Спостерігаємо утворення осаду.

б) До розчину хлориду заліза (III) додати кілька крапель жовтої кров’яної солі. Спостерігаємо утворення осаду.

Результати проведених дослідів заносимо у таблицю

 

Результати дослідів (таблиця 6.1)

№	Рівняння реакцій	Спостереження	Висновки
	FeSO4+NaOH= Fe(OH)2+O2 + Н2О =
	Fe(OH)2+HCl=
	FeCl3+NaOH=
	Fe(OH)3+H2SO4=
	K3[Fe(CN6)]+FeCl2= K4[Fe(CN6)]+FeCl3=

 

Питання до захисту лабораторної роботи.

1. Охарактеризуйте фізичні та хімічні властивості заліза.

2. Отримання заліза.

3. Чавун та сталь.

4. Використання заліза або сплавів.

5. Якісна реакція на катіони Fe²⁺?

6. Якісна реакція на катіони Fe³⁺?

 

Список використаної літератури

1. Михайличенко Я.И. Курс общей и неорганической химии. – М., 1965. – 664 с.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1981 – 680 с.

3. Гольбрайх З.Е. Практикум по неорганической химии. Учебное пособие для вузов. – М., Высшая школа, 1986. – 350 с.

4. Потапов В.М., Хомченко П.Г. Хімія. – М.: Вища школа, 1987.

5. Глінка М.Л. Загальна хімія.

6. Цветков Л.А. Органическая химия: Учебное пособие для 10 кл. сред. школы. – 25-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1988. – 240с.

7. Потапов В.М., Хомченко Г.П. «Химия», Учебник для нехимических спеціальностей, Москва «Высшая школа», 1990 г.

8. Домбровський А.В., Найдан В.М. «Органічна хімія»,

Вища школа, 1992 р.

9. Пилипенко А.Т., Починок В.Я. «Справочник по химии», «Наукова думка», Киев, 1991 р.

 

Лабораторна робота №7

“Корозія металів.”

 

Мета: закріпити і поглибити знання про корозію металів, удосконалити навички хімічного експерименту, освоїти методи захисту від корозії металів.”

 

Обладнання та реактиви: штатив з пробірками, розчин сульфатної кислоти і розчин червоної кровۥяної солі (калій гексаціаноферат (III), залізні скріпки, металічний цинк і олово.

 

Теоретичні відомості