Cu²⁺ + SO₄²⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ + 2Na⁺ + SO₄²⁻
Реши задание на изображении
На фото — не задача с вопросом, а объяснение темы «Окислительно-восстановительные реакции» (ОВР). Здесь на трёх примерах показано, как отличать ОВР от реакций обмена и как составлять электронный баланс. Разберём каждый пример.
1. Реакция обмена (не ОВР) \[ Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-} \] Степени окисления всех элементов до и после реакции одинаковы: Cu \(+2\), S \(+6\), O \(-2\), Na \(+1\), H \(+1\). Электроны не переходят, поэтому это не ОВР.
2. Реакция замещения (ОВР) \[ Fe^0 + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + Cu^0\downarrow \] Железо отдаёт 2 электрона: \[ Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+} \] Медь принимает 2 электрона: \[ Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0 \] \(Fe^0\) — восстановитель (окисляется), \(Cu^{2+}\) — окислитель (восстанавливается). Число отданных и принятых электронов равно, баланс сходится.
3. Реакция замещения (ОВР) \[ 2Al^0 + 6H^+ + 6Cl^- \rightarrow 2Al^{3+} + 6Cl^- + 3H_2^0\uparrow \] Алюминий отдаёт 6 электронов (по 3 на каждый атом): \[ 2Al^0 - 6e^- \rightarrow 2Al^{3+} \] Ионы водорода принимают 6 электронов: \[ 6H^+ + 6e^- \rightarrow 3H_2^0 \] \(Al^0\) — восстановитель, \(H^+\) — окислитель. Баланс: 6 = 6.
Главное правило из текста
- В степени окисления знак ставится перед цифрой: \(+2\), \(-1\).
- В заряде иона знак ставится после цифры: \(2+\), \(1-\). Например, \(Cu^{+2}\) — степень окисления, а \(Cu^{2+}\) — заряд иона.
Проверка: в обеих ОВР суммарное число отданных и принятых электронов одинаково, поэтому коэффициенты расставлены верно.
Обсуждение
6 сообщенийРеши задачу
По видимым уравнениям: реакция 1 — не окислительно-восстановительная, а реакции 2 и 3 — ОВР.
1) Верхнее уравнение
\[ \mathrm{Cu}^{2+}+2\mathrm{OH}^{-}\to \mathrm{Cu(OH)}_2\downarrow \]
Степени окисления не меняются: \(\mathrm{Cu}^{+2}\), \(\mathrm{O}^{-2}\), \(\mathrm{H}^{+1}\).
Это реакция ионного обмена, осаждение гидроксида меди(II). Не ОВР.
2) Железо + сульфат меди(II)
\[ \mathrm{Fe}^{0}+\mathrm{CuSO}_4\to \mathrm{FeSO}_4+\mathrm{Cu}^{0}\downarrow \]
Полное ионное уравнение: \[ \mathrm{Fe}^{0}+\mathrm{Cu}^{2+}+\mathrm{SO}_4^{2-}\to \mathrm{Fe}^{2+}+\mathrm{SO}_4^{2-}+\mathrm{Cu}^{0}\downarrow \]
Сокращённое ионное: \[ \mathrm{Fe}^{0}+\mathrm{Cu}^{2+}\to \mathrm{Fe}^{2+}+\mathrm{Cu}^{0} \]
Электронный баланс: \[ \mathrm{Fe}^{0}-2e^{-}\to \mathrm{Fe}^{2+} \] окисление; Fe — восстановитель.
\[ \mathrm{Cu}^{2+}+2e^{-}\to \mathrm{Cu}^{0} \] восстановление; Cu²⁺ — окислитель.
3) Алюминий + соляная кислота
\[ 2\mathrm{Al}^{0}+6\mathrm{HCl}\to 2\mathrm{AlCl}_3+3\mathrm{H}_2^{0}\uparrow \]
Полное ионное уравнение: \[ 2\mathrm{Al}^{0}+6\mathrm{H}^{+}+6\mathrm{Cl}^{-}\to 2\mathrm{Al}^{3+}+6\mathrm{Cl}^{-}+3\mathrm{H}_2\uparrow \]
Сокращённое ионное: \[ 2\mathrm{Al}^{0}+6\mathrm{H}^{+}\to 2\mathrm{Al}^{3+}+3\mathrm{H}_2\uparrow \]
Электронный баланс: \[ 2\mathrm{Al}^{0}-6e^{-}\to 2\mathrm{Al}^{3+} \] окисление; Al — восстановитель.
\[ 6\mathrm{H}^{+}+6e^{-}\to 3\mathrm{H}_2^{0} \] восстановление; H⁺ в HCl — окислитель.
Итог: ОВР — вторая и третья реакции; в №2 восстановитель — железо, окислитель — Cu²⁺; в №3 восстановитель — алюминий, окислитель — H⁺.
Реши задачу 2,3
На фото пункты 2 и 3 — это шаги электронного баланса для реакции:
\[ \mathrm{KMnO}_4+\mathrm{HCl}\rightarrow \mathrm{KCl}+\mathrm{MnCl}_2+\mathrm{Cl}_2\uparrow+\mathrm{H}_2\mathrm{O} \]
Довожу решение до конца.
1. Степени окисления, которые меняются
- в \(\mathrm{KMnO}_4\): \(\mathrm{Mn}^{+7}\)
- в \(\mathrm{MnCl}_2\): \(\mathrm{Mn}^{+2}\)
- в \(\mathrm{HCl}\): \(\mathrm{Cl}^{-1}\)
- в \(\mathrm{Cl}_2\): \(\mathrm{Cl}^{0}\)
2. Выписываем частицы, меняющие степень окисления
\[ 2\mathrm{Cl}^{-1}\rightarrow \mathrm{Cl}_2^{0} \]
\[ \mathrm{Mn}^{+7}\rightarrow \mathrm{Mn}^{+2} \]
3. Электронный баланс
\[ 2\mathrm{Cl}^{-1}-2e^{-}\rightarrow \mathrm{Cl}_2^{0}\quad |\times 5 \]
\[ \mathrm{Mn}^{+7}+5e^{-}\rightarrow \mathrm{Mn}^{+2}\quad |\times 2 \]
Получаем:
\[ 10\mathrm{Cl}^{-1}-10e^{-}\rightarrow 5\mathrm{Cl}_2^{0} \]
\[ 2\mathrm{Mn}^{+7}+10e^{-}\rightarrow 2\mathrm{Mn}^{+2} \]
4. Расставляем коэффициенты
\[ \boxed{2\mathrm{KMnO}_4+16\mathrm{HCl}\rightarrow 2\mathrm{KCl}+2\mathrm{MnCl}_2+5\mathrm{Cl}_2\uparrow+8\mathrm{H}_2\mathrm{O}} \]
Проверка:
- \(\mathrm{K}\): \(2=2\)
- \(\mathrm{Mn}\): \(2=2\)
- \(\mathrm{O}\): \(8=8\)
- \(\mathrm{H}\): \(16=16\)
- \(\mathrm{Cl}\): слева \(16\), справа \(2+4+10=16\)
Окислитель — \(\mathrm{KMnO}_4\) за счёт \(\mathrm{Mn}^{+7}\), восстановитель — \(\mathrm{HCl}\) за счёт \(\mathrm{Cl}^{-1}\).
Если под «2, 3» имелись в виду другие номера заданий, пришли их условия крупнее — на этом фото видны только шаги алгоритма.
Реши задачу
Это та же реакция, что и в предыдущем сообщении, — теперь видно, что это шаги 2–3 алгоритма. Решаю задание целиком, по шагам учебника.
1. Уравнение: \[ \mathrm{KMnO_4}+\mathrm{HCl}\rightarrow \mathrm{KCl}+\mathrm{MnCl_2}+\mathrm{Cl_2}\uparrow+\mathrm{H_2O} \]
2. Степени окисления элементов, которые меняются:
- \(\mathrm{K}^{+1}\mathrm{Mn}^{+7}\mathrm{O_4}^{-2}\)
- \(\mathrm{H}^{+1}\mathrm{Cl}^{-1}\)
- в продуктах: \(\mathrm{K}^{+1}\mathrm{Cl}^{-1}\), \(\mathrm{Mn}^{+2}\mathrm{Cl_2}^{-1}\), \(\mathrm{Cl_2}^{0}\), \(\mathrm{H_2}^{+1}\mathrm{O}^{-2}\)
Меняются \(\mathrm{Mn}\) (\(+7\to+2\)) и \(\mathrm{Cl}\) (\(-1\to0\)).
3. Выписываем частицы, меняющие степень окисления: \[ 2\mathrm{Cl}^{-1}\rightarrow \mathrm{Cl_2}^{0} \] \[ \mathrm{Mn}^{+7}\rightarrow \mathrm{Mn}^{+2} \]
4. Электронный баланс: \[ 2\mathrm{Cl}^{-1}-2e^{-}\rightarrow \mathrm{Cl_2}^{0}\quad |\times 5 \] \[ \mathrm{Mn}^{+7}+5e^{-}\rightarrow \mathrm{Mn}^{+2}\quad |\times 2 \]
То есть \(10\mathrm{Cl}^{-1}-10e^{-}\rightarrow 5\mathrm{Cl_2}^{0}\) и \(2\mathrm{Mn}^{+7}+10e^{-}\rightarrow 2\mathrm{Mn}^{+2}\) — отдано и принято по 10 электронов.
5. Расставляем коэффициенты: \[ \boxed{2\mathrm{KMnO_4}+16\mathrm{HCl}\rightarrow 2\mathrm{KCl}+2\mathrm{MnCl_2}+5\mathrm{Cl_2}\uparrow+8\mathrm{H_2O}} \]
Проверка:
- \(\mathrm{K}\): \(2=2\)
- \(\mathrm{Mn}\): \(2=2\)
- \(\mathrm{O}\): \(8=8\)
- \(\mathrm{H}\): \(16=16\)
- \(\mathrm{Cl}\): слева \(16\), справа \(2+4+10=16\)
Окислитель — \(\mathrm{KMnO_4}\) (за счёт \(\mathrm{Mn}^{+7}\)), восстановитель — \(\mathrm{HCl}\) (за счёт \(\mathrm{Cl}^{-1}\)).
