2. Определяем элементы, изменяющие свою степень окисления в процессе реакции:
К2Сг2 +6О7 + K2S+4O3 + H2SO4 ® Cr2+3(SO4)3 + К2S+6O4 + Н2О и условно записываем процессы окисления н восстановления элементов в их соединениях:
окислитель Cr+6 ® Сг+3 - процесс восстановления;
восстановитель S+4 ® S+6 - процесс окисления.
3. Затем составляем электронный баланс. Для этого подсчитываем
число электронов, которое нужно присоединить всеми атомами окислителя, входящими в состав молекулы-окислителя, и прибавляем их число в левой части схемы процесса восстановлении. В данном приме
ре хром из степени окисления +6 переходит в степень окислении +3, поэтому нужно прибавить 3 электрона. Однако в молекуле окислителя К2Сr2O7 содержатся два атома хрома, тогда и в соответствующей схеме указываются эти два атома хрома слева и справа и увеличивается в 2 раза число присоединяемых электронов. Аналогично поступаем и с восстановителем, только теперь в левой части схемы отнимаем электроны. В результате имеем:
2Сr+6 +Зе×2 ® 2Сr +3;
S+4-2e ® S+6.
Электронный баланс достигается тогда, когда числа электронов в каждой из этих схем, взятых целое число раз, равны друг другу. Для этого находим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов - это 6. Видно, что молекула окислителя присоединяет в 3 раза больше электронов, чем молекула восстановителя их отдает. Поэтому, чтобы соблюдался электронный баланс, второй процесс - окисление восстановителя - должен осуществляться в три раза чаше, чем первый.
2. Определим молярную массу азотной кислоты и ее количество в 31,5г.: M(HNO₃)=1+14+16x3=63г./моль n(HNO₃)=m(HNO₃)÷M(HNO₃) n(HNO₃)=31,5г.÷63г./моль=0,5моль
4. Анализируем уравнение реакции: по уравнению реакции из 4молей нитрата серебра образуется 4моль серебра и 4моль азотной кислоты. По условию задачи образовалось 0,5моль азотной кислоты, значит и серебра образовалось 0,5моль.
n(Ag)=0,5моль
5. Определим молярную массу серебра и его массу количеством вещества 0,5моль: M(Ag)=108г./моль m(Ag)=n(Ag)xM(Ag) m(Ag)=0,5мольх108г./моль=54г.
6. ответ: если при электролизе нитрата серебра образуется азотная кислота массой 203г. и массовой долей азотной кислоты 15,5%, то на катоде выделится 54г. серебра.
Существуют два метода расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях:
1) метод электронного баланса (МЭБ);
2) метод полуреакций.
В данном пособии будет рассмотрен только метод электронного баланса, при котором учитываются:
а) сумма электронов, отдаваемых всеми восстановителями, которая равна сумме электронов, принимаемых всеми окислителями;
б) одинаковое число одноименных атомов в левой и правой частях уравнения;
в) число молекул воды (в кислой среде) или ионов гидроксида (в щелочной среде), если в реакции участвуют атомы кислорода.
Составление уравнений ОВР легче провести в несколько стадий:
1) установление формул исходных веществ и продуктов реакции;
2) определение степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции;
3) определение числа электронов, отдаваемых восстановителем и принимаемых окислителем, и коэффициентов при восстановителях и окислителях;
4) определение коэффициентов при всех исходных веществах и продуктах реакции исходя из баланса атомов в левой и правой частях уравнения.
Пример 1
1. Записываем уравнение реакции:
К2Сг2O7 + K2SO3 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + K2SO4 + Н2О.
2. Определяем элементы, изменяющие свою степень окисления в процессе реакции:
К2Сг2 +6О7 + K2S+4O3 + H2SO4 ® Cr2+3(SO4)3 + К2S+6O4 + Н2О и условно записываем процессы окисления н восстановления элементов в их соединениях:
окислитель Cr+6 ® Сг+3 - процесс восстановления;
восстановитель S+4 ® S+6 - процесс окисления.
3. Затем составляем электронный баланс. Для этого подсчитываем
число электронов, которое нужно присоединить всеми атомами окислителя, входящими в состав молекулы-окислителя, и прибавляем их число в левой части схемы процесса восстановлении. В данном приме
ре хром из степени окисления +6 переходит в степень окислении +3, поэтому нужно прибавить 3 электрона. Однако в молекуле окислителя К2Сr2O7 содержатся два атома хрома, тогда и в соответствующей схеме указываются эти два атома хрома слева и справа и увеличивается в 2 раза число присоединяемых электронов. Аналогично поступаем и с восстановителем, только теперь в левой части схемы отнимаем электроны. В результате имеем:
2Сr+6 +Зе×2 ® 2Сr +3;
S+4-2e ® S+6.
Электронный баланс достигается тогда, когда числа электронов в каждой из этих схем, взятых целое число раз, равны друг другу. Для этого находим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов - это 6. Видно, что молекула окислителя присоединяет в 3 раза больше электронов, чем молекула восстановителя их отдает. Поэтому, чтобы соблюдался электронный баланс, второй процесс - окисление восстановителя - должен осуществляться в три раза чаше, чем первый.
Объяснение:
Дано:
m(AgNO₃)=45г.
m(H₂O)=450мл.=450г.
ω%(AgNO₃)-?
1. Определим массу раствора:
m(р-раAgNO₃)=m(AgNO₃)+m(H₂O)=45г.+ 450г.=495г.
2. Определим массовую долю (в %) нитрата серебра в 495г. раствора:
ω%(AgNO₃)= m(AgNO₃)÷m(р-раAgNO₃)×100%
ω%(AgNO₃)=45г.÷495г×100%=9%
3. При растворении 45г. нитрата серебра в 450г. воды получим 9% раствор нитрата серебра.
2)
Дано:
электролиз нитрата серебра
m(р-раHNO₃)=203г.
ω%(HNO₃)=15,5%
m(Ag)-?
1. Определим массу азотной кислоты в 203г. 15,5% раствора:
ω%= m(в-ва)÷m(р-ра)×100%, отсюда найдем массу вещества:
m(в-ва)=ω%×m(р-ра)÷100%
m(HNO₃)=ω%(HNO₃)хm(р-раHNO₃)÷100%
m(HNO₃)=15,5%×203г.÷100%=31,5г.
2. Определим молярную массу азотной кислоты и ее количество в 31,5г.:
M(HNO₃)=1+14+16x3=63г./моль
n(HNO₃)=m(HNO₃)÷M(HNO₃)
n(HNO₃)=31,5г.÷63г./моль=0,5моль
3. Запишем уравнение реакции электролиза нитрата серебра:
4AgNO₃ + 2H₂O + электролиз = 4Ag↓ + О₂↑ + 4HNO₃
4. Анализируем уравнение реакции: по уравнению реакции из 4молей нитрата серебра образуется 4моль серебра и 4моль азотной кислоты. По условию задачи образовалось 0,5моль азотной кислоты, значит и серебра образовалось 0,5моль.
n(Ag)=0,5моль
5. Определим молярную массу серебра и его массу количеством вещества 0,5моль:
M(Ag)=108г./моль
m(Ag)=n(Ag)xM(Ag)
m(Ag)=0,5мольх108г./моль=54г.
6. ответ: если при электролизе нитрата серебра образуется азотная кислота массой 203г. и массовой долей азотной кислоты 15,5%, то на катоде выделится 54г. серебра.