Buku tugas kimia umum dan anorganik
2.2. Reaksi redoks
Melihat tugas >>>Bagian teoretis
Reaksi redoks termasuk reaksi kimia, yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi unsur. Dalam persamaan reaksi tersebut, pemilihan koefisien dilakukan dengan menyusun keseimbangan elektronik. Metode pemilihan koefisien menggunakan keseimbangan elektronik terdiri dari langkah-langkah berikut:
a) tuliskan rumus reaktan dan produk, kemudian temukan unsur-unsur yang menaikkan dan menurunkan bilangan oksidasinya, dan menuliskannya secara terpisah:
MnCO3 + KClO3 ® MnO2+ KCl + CO2
Cl V¼ = Cl - Saya
MnII¼ = Mn IV
b) menyusun persamaan setengah reaksi reduksi dan oksidasi, dengan memperhatikan hukum kekekalan jumlah atom dan muatan pada setiap setengah reaksi:
setengah reaksi pemulihan Cl V + 6 e - = Cl - Saya
setengah reaksi oksidasi MnII- 2 e - = Mn IV
c) memilih faktor tambahan untuk persamaan setengah reaksi sehingga hukum kekekalan muatan terpenuhi untuk reaksi secara keseluruhan, di mana jumlah elektron yang diterima dalam setengah reaksi reduksi dibuat sama dengan jumlah elektron yang disumbangkan dalam setengah reaksi oksidasi:
Cl V + 6 e - = Cl - saya 1
MnII- 2 e - = Mn IV 3
d) turunkan (menurut faktor yang ditemukan) koefisien stoikiometrik dalam skema reaksi (koefisien 1 dihilangkan):
3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MNO 2 + KCl+ CO2
D) samakan jumlah atom dari unsur-unsur yang tidak mengubah keadaan oksidasinya selama reaksi (jika ada dua unsur seperti itu, maka cukup untuk menyamakan jumlah atom salah satunya, dan periksa yang kedua ). Dapatkan persamaan reaksi kimianya:
3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MNO 2 + KCl+ 3CO2
Contoh 3. Koefisien Fit dalam Persamaan Redoks
Fe 2 O 3 + CO ® Fe + CO2
Larutan
Fe 2 O 3 + 3 CO \u003d 2 Fe + 3 CO 2
Fe III + 3 e - = Fe 0 2
C II - 2 e - = C IV 3
Dengan oksidasi simultan (atau reduksi) atom dari dua elemen dari satu zat, perhitungan dilakukan untuk satu unit rumus zat ini.
Contoh 4 Koefisien Fit dalam Persamaan Redoks
Fe(S ) 2 + O 2 = Fe 2 O 3 + SO 2
Larutan
4 Fe(S ) 2 + 11 O 2 = 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2
Fe II- e - = Fe III
- 11 e - 4
2S - Saya - 10 e - = 2SIV
O2 0 + 4 e - = 2O - II + 4 e - 11
Dalam contoh 3 dan 4, fungsi zat pengoksidasi dan pereduksi dibagi antara zat yang berbeda, Fe2O3 dan O2 - oksidator, CO dan Fe(S)2 - agen pereduksi; reaksi seperti itu adalah antarmolekul reaksi redoks.
Kapan intramolekul oksidasi-reduksi, ketika dalam zat yang sama atom dari satu unsur dioksidasi, dan atom dari unsur lain direduksi, perhitungan dilakukan per satu unit rumus zat.
Contoh 5 Temukan koefisien dalam persamaan reaksi redoks
(NH 4) 2 CrO 4 ® Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O + NH 3
Larutan
2 (NH 4) 2 CrO 4 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 +5 H 2 O + 2 NH 3
Cr VI + 3 e - = Cr III 2
2N - AKU AKU AKU - 6 e - = N 2 0 1
Untuk reaksi dismutasi (disproporsionasi, autooksidasi- penyembuhan sendiri), di mana atom dari unsur yang sama dalam reagen dioksidasi dan dikurangi, faktor tambahan diletakkan pertama di sisi kanan persamaan, dan kemudian koefisien untuk reagen ditemukan.
Contoh 6. Koefisien Fit dalam Persamaan Reaksi Dismutasi
H2O2 ® H2O + O2
Larutan
2 H 2 O 2 \u003d 2 H 2 O + O 2
HAI - saya + e - = O - II 2
2O - Saya - 2 e - = O2 0 1
Untuk reaksi komutasi ( sinproporsi), di mana atom-atom dari unsur yang sama dari pereaksi yang berbeda, sebagai akibat dari oksidasi dan reduksinya, menerima keadaan oksidasi yang sama, faktor-faktor tambahan diletakkan terlebih dahulu di sisi kiri persamaan.
Contoh 7 Pilih koefisien dalam persamaan reaksi pergantian:
H 2 S + SO 2 \u003d S + H 2 O
Larutan
2 H 2 S + SO 2 \u003d 3 S + 2H 2 O
S - II - 2 e - = S 0 2
SIV+4 e - = S 0 1
Untuk memilih koefisien dalam persamaan reaksi redoks yang terjadi dalam larutan berair dengan partisipasi ion, metode yang digunakan keseimbangan elektron-ion. Metode pemilihan koefisien menggunakan keseimbangan elektron-ion terdiri dari langkah-langkah berikut:
a) tuliskan rumus pereaksi dari reaksi redoks ini!
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + H 2 S
dan tentukan fungsi kimianya masing-masing (di sini K2Cr2O7 - zat pengoksidasi, H 2 SO 4 - media reaksi asam, H 2 S - zat pereduksi);
b) tuliskan (baris berikutnya) rumus pereaksi dalam bentuk ion, yang menunjukkan hanya ion (untuk elektrolit kuat), molekul (untuk elektrolit lemah dan gas), dan satuan rumus (untuk zat padat) yang akan ambil bagian dalam reaksi sebagai oksidator ( Cr2O72 - ), lingkungan ( H+- lebih tepatnya, kation oksonium H3O+ ) dan zat pereduksi ( H2S):
Cr2O72 - + H + + H 2 S
c) menentukan rumus reduksi zat pengoksidasi dan bentuk teroksidasi zat pereduksi, yang harus diketahui atau ditentukan (misalnya, di sini ion dikromat melewati kation kromium ( III), dan hidrogen sulfida - menjadi belerang); data ini ditulis pada dua baris berikutnya, persamaan ion-elektron dari setengah reaksi reduksi dan oksidasi dikompilasi, dan faktor tambahan dipilih untuk persamaan setengah reaksi:
setengah reaksi reduksi Cr 2 O 7 2 - + 14 J + + 6 e - \u003d 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 1
setengah reaksi Oksidasi H2S - 2 e - = S(t) + 2H + 3
d) dengan menjumlahkan persamaan setengah reaksi, mereka menyusun persamaan ionik dari reaksi ini, yaitu. entri tambahan (b):
Cr2O72 - + 8 H + + 3 H 2 S = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O + 3 S ( T )
D) berdasarkan persamaan ion, buat persamaan molekuler dari reaksi ini, yaitu melengkapi entri (a), dan rumus kation dan anion yang tidak ada dalam persamaan ionik dikelompokkan ke dalam rumus produk tambahan ( K2SO4):
K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3H 2 S \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O + 3S ( m) + K2SO4
f) periksa koefisien yang dipilih dengan jumlah atom unsur di bagian kiri dan kanan persamaan (biasanya cukup untuk memeriksa hanya jumlah atom oksigen).
teroksidasidan pulih bentuk oksidator dan reduktor sering berbeda dalam kandungan oksigen (bandingkan Cr2O72 - dan Cr3+ ). Oleh karena itu, ketika menyusun persamaan setengah reaksi menggunakan metode keseimbangan ion elektron, termasuk pasangan H + / H 2 O (untuk lingkungan asam) dan OH - / H 2 O (untuk lingkungan basa). Jika selama transisi dari satu bentuk ke bentuk lain, bentuk aslinya (biasanya - teroksidasi) kehilangan ion oksidanya (ditunjukkan di bawah dalam tanda kurung siku), maka yang terakhir, karena mereka tidak ada dalam bentuk bebas, harus dikombinasikan dengan kation hidrogen dalam lingkungan asam, dan dalam lingkungan basa - dengan molekul air, yang mengarah pada pembentukan molekul air (dalam lingkungan asam) dan ion hidroksida (dalam lingkungan basa):
lingkungan asam[ O2 - ] + 2 H + = H 2 O
lingkungan basa [ O 2 - ] + H 2 O \u003d 2 OH -
Kurangnya ion oksida dalam bentuk aslinya (lebih sering)- dikurangi) dibandingkan dengan bentuk akhir dikompensasi dengan penambahan molekul air (dalam media asam) atau ion hidroksida (dalam media basa):
lingkungan asam H 2 O \u003d [ O 2 - ] + 2 H +
lingkungan basa2 OH - = [O2 - ] + H2O
Contoh 8 Pilih koefisien menggunakan metode keseimbangan elektron-ion dalam persamaan reaksi redoks:
® MnSO4 + H2O + Na2SO4 + ¼
Larutan
2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 + 5 Na 2 SO 3 \u003d
2 MnSO 4 + 3 H 2 O + 5 Na 2 SO 4 + + K 2 SO 4
2 MnO 4 - + 6 H + + 5 SO 3 2 - = 2 Mn 2+ + 3 H 2 O + 5 SO 4 2 -
MnO4 - + 8H + + 5 e - = Mn2+ + 4H2O2
JADI 3 2 - + H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 5
Contoh 9. Pilih koefisien menggunakan metode keseimbangan elektron-ion dalam persamaan reaksi redoks:
Na 2 SO 3 + KOH + KMnO 4 ® Na 2 SO 4 + H 2 O + K 2 MnO 4
Larutan
Na 2 SO 3 + 2 KOH + 2 KMnO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + 2 K 2 MnO 4
JADI 3 2 - + 2OH - + 2 MnO 4 - = SO 4 2 - + H 2 O + 2 MnO 4 2 -
MnO4 - + 1 e - = MnO 4 2 - 2
JADI 3 2 - + 2OH - - 2 e - = SO 4 2 - + H2O1
Jika ion permanganat digunakan sebagai oksidator dalam suasana asam lemah, maka persamaan setengah reaksi reduksi adalah:
MnO4 - + 4 H + + 3 e - = M NO2( m) + 2 H 2 O
dan jika dalam media basa lemah, maka
MNO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = M NO2( m) + 4 OH -
Seringkali, media yang bersifat asam lemah dan basa lemah disebut netral, sementara hanya molekul air yang dimasukkan ke dalam persamaan setengah reaksi di sebelah kiri. Dalam hal ini, ketika menyusun persamaan, seseorang harus (setelah memilih faktor tambahan) menulis persamaan tambahan yang mencerminkan pembentukan air dari ion H + dan OH - .
Contoh 10. Pilih koefisien dalam persamaan untuk reaksi yang berlangsung dalam medium netral:
KMnO 4 + H 2 O + Na 2 SO 3 ® M N HAI 2( t) + Na2SO4 ¼
Larutan
2 KMnO 4 + H 2 O + 3 Na 2 SO 3 \u003d 2 M NO2( t) + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH
MnO4 - + H 2 O + 3 SO 3 2 - = 2 M NO2( m) + 3 SO 4 2 - + 2 OH -
MNO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = M NO2( m) + 4 OH -
JADI 3 2 - + H2O - 2 e - = SO 4 2 - +2H+
8OH - + 6 H + = 6 H 2 O + 2 OH -
Jadi, jika reaksi dari contoh 10 dilakukan hanya dengan mengalirkan larutan berair kalium permanganat dan natrium sulfit, maka reaksi berlangsung dalam lingkungan netral bersyarat (dan kenyataannya, dalam lingkungan yang sedikit basa) karena pembentukan kalium hidroksida. Jika larutan kalium permanganat sedikit diasamkan, maka reaksi akan berlangsung dalam medium asam lemah (netral bersyarat).
Contoh 11. Pilih koefisien dalam persamaan untuk reaksi yang berlangsung di lingkungan asam lemah:
KMnO 4 + H 2 SO 4 + Na 2 SO 3 ® M N HAI 2( t) + H 2 O + Na 2 SO 4 + ¼
Larutan
2KMnO 4 + H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 \u003d 2Mn O2( T ) + H 2 O + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4
2 MnO 4 - + 2 H + + 3 SO 3 2 - = 2 M NO2( t) + H 2 O + 3 SO 4 2 -
MnO4 - +4H + + 3 e - = M N O 2( t ) + 2 H 2 O2
JADI 3 2 - + H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 3
Bentuk keberadaan zat pengoksidasi dan zat pereduksi sebelum dan sesudah reaksi, yaitu. bentuk teroksidasi dan tereduksi disebut pasangan redoks. Jadi, diketahui dari praktik kimia (dan ini perlu diingat) bahwa ion permanganat dalam media asam membentuk kation mangan ( II ) (pasangan MNO 4 - + H + / M N 2+ + H2O ), dalam media basa lemah- mangan(IV) oksida (pasangan MNO 4 - +H+ ¤ M N O 2 (t) + H 2 O atau MNO 4 - + H 2 O = M N O2(t) + OH - ). Komposisi bentuk teroksidasi dan tereduksi ditentukan, oleh karena itu, sifat kimia unsur ini dalam berbagai keadaan oksidasi, yaitu stabilitas bentuk spesifik yang tidak sama dalam berbagai media larutan berair. Semua pasangan redoks yang digunakan dalam bagian ini diberikan dalam masalah 2.15 dan 2.16.
18. Reaksi redoks (lanjutan 1)
18.5. Hidrogen peroksida OVR
Dalam molekul hidrogen peroksida H 2 O 2, atom oksigen berada dalam keadaan oksidasi –I. Ini adalah keadaan oksidasi menengah dan bukan yang paling stabil dari atom unsur ini, jadi hidrogen peroksida menunjukkan sifat pengoksidasi dan pereduksi.
Aktivitas redoks zat ini tergantung pada konsentrasi. Dalam larutan yang umum digunakan dengan fraksi massa 20%, hidrogen peroksida adalah zat pengoksidasi yang agak kuat; dalam larutan encer, aktivitas pengoksidasinya menurun. Sifat pereduksi hidrogen peroksida kurang khas daripada sifat pengoksidasi dan juga tergantung pada konsentrasi.
Hidrogen peroksida adalah asam yang sangat lemah (lihat Lampiran 13), oleh karena itu, dalam larutan basa kuat, molekulnya diubah menjadi ion hidroperoksida.
Tergantung pada reaksi medium dan pada apakah zat pengoksidasi atau pereduksi adalah hidrogen peroksida dalam reaksi ini, produk dari interaksi redoks akan berbeda. Persamaan setengah reaksi untuk semua kasus ini diberikan pada Tabel 1.
Tabel 1
Persamaan setengah reaksi redoks H 2 O 2 dalam larutan
Reaksi lingkungan |
Pengoksidasi H2O2 |
zat pereduksi H2O2 |
| AC id | ||
| Netral | H 2 O 2 + 2e - \u003d 2OH | H 2 O 2 + 2H 2 O - 2e - \u003d O 2 + 2H 3 O |
| basa | HO 2 + H 2 O + 2e - \u003d 3OH |
Mari kita perhatikan contoh OVR yang melibatkan hidrogen peroksida.
Contoh 1. Tulis persamaan reaksi yang terjadi jika larutan kalium iodida ditambahkan ke dalam larutan hidrogen peroksida yang diasamkan dengan asam sulfat.
| 1 | H 2 O 2 + 2H 3 O + 2e - = 4H 2 O |
| 1 | 2I – 2e – = I 2 |
H 2 O 2 + 2H 3 O + 2I \u003d 4H 2 O + I 2
H 2 O 2 + H 2 SO 4 + 2KI \u003d 2H 2 O + I 2 + K 2 SO 4
Contoh 2. Tulis persamaan reaksi antara kalium permanganat dan hidrogen peroksida dalam larutan air diasamkan dengan asam sulfat.
| 2 | MnO 4 + 8H 3 O + 5e - \u003d Mn 2 + 12H 2 O |
| 5 | H 2 O 2 + 2H 2 O - 2e - \u003d O 2 + 2H 3 O |
2MnO 4 + 6H 3 O+ + 5H 2 O 2 = 2Mn 2 + 14H 2 O + 5O 2
2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 O 2 = 2MnSO 4 + 8H 2 O + 5O 2 + K 2 SO 4
Contoh 3 Tulis persamaan untuk reaksi hidrogen peroksida dengan natrium iodida dalam larutan dengan adanya natrium hidroksida.
| 3 | 6 | HO 2 + H 2 O + 2e - \u003d 3OH |
| 1 | 2 | I + 6OH - 6e - \u003d IO 3 + 3H 2 O |
3HO2 + I = 3OH + IO3
3NaHO2 + NaI = 3NaOH + NaIO3
Tanpa memperhitungkan reaksi netralisasi antara natrium hidroksida dan hidrogen peroksida, persamaan ini sering ditulis sebagai berikut:
3H 2 O 2 + NaI \u003d 3H 2 O + NaIO 3 (dengan adanya NaOH)
Persamaan yang sama akan diperoleh jika pembentukan ion hidroperoksida tidak segera diperhitungkan (pada tahap penyusunan neraca).
Contoh 4. Tulis persamaan reaksi yang terjadi jika timbal dioksida ditambahkan ke dalam larutan hidrogen peroksida dengan adanya kalium hidroksida.
Timbal dioksida PbO 2 adalah zat pengoksidasi yang sangat kuat, terutama dalam lingkungan asam. Pulih dalam kondisi ini, membentuk ion Pb2. Dalam lingkungan basa, ketika PbO 2 direduksi, ion terbentuk.
| 1 | PbO 2 + 2H 2 O + 2e - = + OH |
| 1 | HO 2 + OH - 2e - \u003d O 2 + H 2 O |
PbO 2 + H 2 O + HO 2 \u003d + O 2
Tanpa memperhitungkan pembentukan ion hidroperoksida, persamaannya ditulis sebagai berikut:
PbO 2 + H 2 O 2 + OH = + O 2 + 2H 2 O
Jika, menurut kondisi penugasan, larutan hidrogen peroksida yang ditambahkan bersifat basa, maka persamaan molekul harus ditulis sebagai berikut:
PbO 2 + H 2 O + KHO 2 \u003d K + O 2
Jika di campuran reaksi mengandung alkali, larutan netral hidrogen peroksida ditambahkan, maka persamaan molekul dapat ditulis tanpa memperhitungkan pembentukan kalium hidroperoksida:
PbO 2 + KOH + H 2 O 2 \u003d K + O 2
18.6. Dismutasi OVR dan OVR intramolekul
Diantara reaksi redoks adalah reaksi dismutasi (disproporsionasi, self-oxidation-self-healing).
Contoh reaksi dismutasi yang Anda ketahui adalah reaksi klorin dengan air:
Cl2 + H2O HCl + HClO
Dalam reaksi ini, setengah dari atom klorin(0) dioksidasi menjadi keadaan oksidasi +I, dan setengah lainnya direduksi menjadi keadaan oksidasi –I:
Mari kita gunakan metode keseimbangan elektron-ion untuk menyusun persamaan reaksi serupa yang terjadi ketika klorin dilewatkan melalui larutan alkali dingin, misalnya, KOH:
| 1 | Cl 2 + 2e - \u003d 2Cl |
| 1 | Cl 2 + 4OH - 2e - \u003d 2ClO + 2H 2 O |
2Cl 2 + 4OH = 2Cl + 2ClO + 2H 2 O
Semua koefisien dalam persamaan ini memiliki pembagi yang sama, maka:
Cl 2 + 2OH \u003d Cl + ClO + H 2 O
Cl 2 + 2KOH \u003d KCl + KClO + H 2 O
Dismutasi klorin dalam larutan panas berlangsung agak berbeda:
| 5 | Cl 2 + 2e - \u003d 2Cl | |
| 1 | Cl 2 + 12OH - 10e - \u003d 2ClO 3 + 6H 2 O |
3Cl 2 + 6OH = 5Cl + ClO 3 + 3H 2 O
3Cl 2 + 6KOH \u003d 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O
Yang sangat penting secara praktis adalah dismutasi nitrogen dioksida selama reaksinya dengan air ( sebuah) dan dengan larutan alkali ( B):
| sebuah) | NO 2 + 3H 2 O - e - \u003d NO 3 + 2H 3 O | NO 2 + 2OH - e - \u003d NO 3 + H 2 O | |||
| NO 2 + H 2 O + e - \u003d HNO 2 + OH | TIDAK 2 + e - \u003d TIDAK 2 | ||||
2NO 2 + 2H 2 O \u003d NO 3 + H 3 O + HNO 2 |
2NO 2 + 2OH \u003d NO 3 + NO 2 + H 2 O |
||||
2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 3 + HNO 2 |
2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O |
||||
Reaksi dismutasi terjadi tidak hanya dalam larutan, tetapi juga ketika padatan dipanaskan, misalnya kalium klorat:
4KClO 3 \u003d KCl + 3KClO 4
Contoh OVR intramolekul yang khas dan sangat efektif adalah reaksi dekomposisi termal amonium dikromat (NH 4) 2 Cr 2 O 7 . Dalam zat ini, atom nitrogen berada dalam keadaan oksidasi terendah (–III), dan atom kromium berada dalam keadaan oksidasi tertinggi (+VI). Pada suhu kamar, senyawa ini cukup stabil, tetapi ketika dipanaskan, ia terurai dengan cepat. Dalam hal ini, krom(VI) berubah menjadi krom(III), keadaan krom yang paling stabil, sedangkan nitrogen(–III) berubah menjadi nitrogen(0), juga keadaan paling stabil. Dengan mempertimbangkan jumlah atom dalam satuan rumus persamaan keseimbangan elektronik:
| 2Cr + VI + 6e – = 2Cr + III | |
| 2N -III - 6e - \u003d N 2, |
dan persamaan reaksi itu sendiri:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Contoh penting lain dari OVR intramolekul adalah dekomposisi termal kalium perklorat KClO 4 . Dalam reaksi ini, klorin(VII), seperti biasa, ketika bertindak sebagai zat pengoksidasi, masuk ke klorin(–I), oksigen pengoksidasi(–II) menjadi zat sederhana:
| 1 | Cl + VII + 8e – = Cl –I | |
| 2 | 2O -II - 4e - \u003d O 2 |
dan oleh karena itu persamaan reaksi
KClO 4 \u003d KCl + 2O 2
Demikian pula, kalium klorat KClO 3 terurai ketika dipanaskan, jika dekomposisi dilakukan dengan adanya katalis (MnO 2): 2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2
Dengan tidak adanya katalis, reaksi dismutasi berlangsung.
Kelompok OVR intramolekul juga mencakup reaksi dekomposisi termal nitrat.
Biasanya, proses yang terjadi ketika nitrat dipanaskan cukup kompleks, terutama dalam kasus hidrat kristalin. Jika molekul air tertahan lemah dalam hidrat kristalin, maka dengan pemanasan lemah, terjadi dehidrasi nitrat [misalnya, LiNO 3 . 3H 2 O dan Ca(NO 3) 2 4H 2 O didehidrasi menjadi LiNO 3 dan Ca(NO 3) 2 ], jika air terikat lebih kuat [seperti, misalnya, dalam Mg(NO 3) 2 . 6H 2 O dan Bi(NO 3) 3 . 5H 2 O], maka semacam reaksi "hidrolisis intramolekul" terjadi dengan pembentukan garam dasar - nitrat hidroksida, yang, pada pemanasan lebih lanjut, dapat berubah menjadi nitrat oksida ( dan (NO 3) 6 ), yang terakhir pada lebih suhu tinggi terurai menjadi oksida.
Nitrat anhidrat, ketika dipanaskan, dapat terurai menjadi nitrit (jika ada dan masih stabil pada suhu ini), dan nitrit dapat terurai menjadi oksida. Jika pemanasan dilakukan pada suhu yang cukup tinggi, atau oksida yang sesuai tidak stabil (Ag 2 O, HgO), maka logam (Cu, Cd, Ag, Hg) juga dapat menjadi produk dekomposisi termal.
Skema dekomposisi termal nitrat yang agak disederhanakan ditunjukkan pada gambar. 5.
Contoh transformasi berurutan yang terjadi ketika nitrat tertentu dipanaskan (suhu diberikan dalam derajat Celcius):
KNO 3 KNO 2 K 2 O;
Ca(NO3)2. 4H 2 O Ca(NO 3) 2 Ca(NO 2) 2 CaO;
Mg(NO3)2. 6H 2 O Mg(NO 3)(OH) MgO;
Cu(NO 3) 2 . 6H 2 O Cu(NO 3) 2 CuO Cu 2 O Cu;
Bi(NO3)3. 5H 2 O Bi(NO 3) 2 (OH) Bi(NO 3)(OH) 2 (NO 3) 6 Bi 2 O 3 .
Terlepas dari kerumitan proses yang sedang berlangsung, ketika menjawab pertanyaan tentang apa yang akan terjadi ketika nitrat anhidrat yang sesuai "dikalsinasi" (yaitu, pada suhu 400 - 500 o C), mereka biasanya dipandu oleh aturan yang sangat disederhanakan berikut ini :
1) nitrat dari logam paling aktif (dalam rangkaian tegangan - di sebelah kiri magnesium) terurai menjadi nitrit;
2) nitrat dari logam yang kurang aktif (dalam serangkaian tegangan - dari magnesium hingga tembaga) terurai menjadi oksida;
3) nitrat dari logam yang paling tidak aktif (di sebelah kanan tembaga dalam seri tegangan) terurai menjadi logam.
Saat menggunakan aturan ini, harus diingat bahwa dalam kondisi seperti itu
LiNO 3 terurai menjadi oksida,
Be (NO 3) 2 terurai menjadi oksida pada suhu yang lebih tinggi,
dari Ni (NO 3) 2, selain NiO, Ni (NO 2) 2 juga dapat diperoleh,
Mn(NO 3) 2 terurai menjadi Mn 2 O 3,
Fe(NO 3) 2 terurai menjadi Fe 2 O 3;
dari Hg (NO 3) 2, selain merkuri, oksidanya juga dapat diperoleh.
Pertimbangkan contoh khas reaksi yang terkait dengan ketiga jenis ini:
KNO3 KNO2 + O2
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2 |
Zn(NO 3) 2 ZnO + NO 2 + O 2
2Zn(NO 3) 2 \u003d 2ZnO + 4NO 2 + O 2 |
AgNO3 Ag + NO2 + O2 18.7. Reaksi peralihan redoks Reaksi ini dapat bersifat antarmolekul dan intramolekul. Misalnya, OVR intramolekul yang terjadi selama dekomposisi termal amonium nitrat dan nitrit termasuk dalam reaksi pergantian, karena tingkat oksidasi atom nitrogen disamakan di sini: NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2H 2 O (sekitar 200 o C) Pada suhu yang lebih tinggi (250 - 300 o C), amonium nitrat terurai menjadi N 2 dan NO, dan pada suhu yang lebih tinggi (di atas 300 o C) menjadi nitrogen dan oksigen, dalam kedua kasus tersebut terbentuk air. Contoh reaksi peralihan antarmolekul adalah reaksi yang terjadi ketika larutan panas kalium nitrit dan amonium klorida dituangkan: NH 4 + NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O NH 4 Cl + KNO 2 \u003d KCl + N 2 + 2H 2 O Jika reaksi serupa dilakukan dengan memanaskan campuran kristal amonium sulfat dan kalsium nitrat, maka, tergantung pada kondisinya, reaksi dapat berlangsung dengan cara yang berbeda: (NH 4) 2 SO 4 + Ca(NO 3) 2 = 2N 2 O + 4H 2 O + CaSO 4 (t< 250 o C) Yang pertama dan ketiga dari reaksi ini adalah reaksi pergantian, yang kedua adalah reaksi yang lebih kompleks, termasuk pergantian atom nitrogen dan oksidasi atom oksigen. Manakah dari reaksi yang akan berlangsung pada suhu di atas 250 o C tergantung pada rasio reagen. Reaksi peralihan yang mengarah pada pembentukan klorin terjadi ketika garam dari asam klorin yang mengandung oksigen diperlakukan dengan asam klorida, misalnya: 6HCl + KClO 3 \u003d KCl + 3Cl 2 + 3H 2 O Juga, dengan reaksi switching, belerang terbentuk dari gas hidrogen sulfida dan belerang dioksida: 2H 2 S + SO 2 \u003d 3S + 2H 2 O Pergantian OVR cukup banyak dan bervariasi - bahkan mencakup beberapa reaksi asam-basa, misalnya: NaH + H 2 O \u003d NaOH + H 2. Baik elektron-ionik dan keseimbangan elektronik digunakan untuk menyusun persamaan pergantian OVR, tergantung pada apakah reaksi yang diberikan terjadi dalam larutan atau tidak. 18.8. Elektrolisa Dalam mempelajari Bab IX, Anda berkenalan dengan elektrolisis lelehan berbagai zat. Karena ion bergerak juga ada dalam larutan, larutan berbagai elektrolit juga dapat dikenai elektrolisis. Baik dalam elektrolisis lelehan maupun dalam elektrolisis larutan, biasanya elektroda yang digunakan terbuat dari bahan yang tidak bereaksi (grafit, platina, dll), tetapi terkadang elektrolisis juga dilakukan dengan anoda yang “larut”. Anoda "larut" digunakan dalam kasus-kasus ketika perlu untuk mendapatkan koneksi elektrokimia dari elemen dari mana anoda dibuat. Selama elektrolisis, ia memiliki sangat penting ruang anoda dan katoda dipisahkan, atau elektrolit dicampur selama reaksi - produk reaksi dalam kasus ini mungkin berbeda. Pertimbangkan kasus elektrolisis yang paling penting. 1. Elektrolisis lelehan NaCl. Elektroda inert (grafit), ruang anoda dan katoda dipisahkan. Seperti yang telah Anda ketahui, dalam hal ini, reaksi berlangsung di katoda dan di anoda: K: Na + e - = Na Setelah menuliskan persamaan reaksi yang terjadi pada elektroda, kita memperoleh setengah reaksi yang dapat kita lakukan dengan cara yang persis sama seperti dalam kasus penggunaan metode keseimbangan ion elektron:
Menambahkan persamaan setengah reaksi ini, kita memperoleh persamaan elektrolisis ionik 2Na + 2Cl 2Na + Cl2 dan kemudian molekul 2NaCl 2Na + Cl2 Dalam hal ini, ruang katoda dan anoda harus dipisahkan agar produk reaksi tidak saling bereaksi. Dalam industri, reaksi ini digunakan untuk menghasilkan logam natrium. 2. Elektrolisis lelehan K 2 CO 3. Elektrodanya lembam (platinum). Ruang katoda dan anoda dipisahkan.
4K+ + 2CO 3 2 4K + 2CO 2 + O 2 3. Elektrolisis air (H 2 O). Elektrodanya inert.
4H 3 O + 4OH 2H 2 + O 2 + 6H 2 O 2H2O2H2 + O2 Air adalah elektrolit yang sangat lemah, mengandung sangat sedikit ion, sehingga elektrolisis air murni sangat lambat. 4. Elektrolisis larutan CuCl 2. elektroda grafit. Sistem ini mengandung kation Cu 2 dan H 3 O, serta anion Cl dan OH. Ion Cu 2 adalah oksidator yang lebih kuat daripada ion H 3 O (lihat rangkaian tegangan), oleh karena itu, ion tembaga pertama-tama akan dilepaskan di katoda, dan hanya jika jumlahnya sangat sedikit, ion oksonium akan dilepaskan. . Untuk anion, Anda dapat mengikuti aturan berikut: |
Tugas nomor 1
Si + HNO 3 + HF → H 2 SiF 6 + NO + ...
N +5 + 3e → N +2 4 reaksi reduksi
Si 0 - 4e → Si +4 3 reaksi oksidasi
N +5 (HNO 3) - zat pengoksidasi, Si - zat pereduksi
3Si + 4HNO 3 + 18HF → 3H 2 SiF 6 + 4NO + 8H 2 O
Tugas nomor 2
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
B+ HNO 3 + HF → HBF 4 + NO 2 + …
Tentukan oksidator dan reduktornya.
N +5 + 1e → N +4 3 reaksi reduksi
B 0 -3e → B +3 1 reaksi oksidasi
N +5 (HNO 3) - zat pengoksidasi, B 0 - zat pereduksi
B+ 3HNO 3 + 4HF → HBF 4 + 3NO 2 + 3H 2 O
Tugas nomor 3
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
K 2 Cr 2 O 7 + HCl → Cl 2 + KCl + … + …
Tentukan oksidator dan reduktornya.
2Cl -1 -2e → Cl 2 0 3 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - zat pengoksidasi, Cl -1 (HCl) - zat pereduksi
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O
Tugas nomor 4
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
Cr 2 (SO 4) 3 + ... + NaOH → Na 2 CrO 4 + NaBr + ... + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Br 2 0 + 2e → 2Br -1 3 reaksi reduksi
2Cr +3 - 6e → 2Cr +6 1 reaksi oksidasi
Br 2 - zat pengoksidasi, Cr +3 (Cr 2 (SO 4) 3) - zat pereduksi
Cr 2 (SO 4) 3 + 3Br 2 + 16NaOH → 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 3Na 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas nomor 5
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
K 2 Cr 2 O 7 + ... + H 2 SO 4 → l 2 + Cr 2 (SO 4) 3 + ... + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3 1 reaksi reduksi
2I -1 -2e → l 2 0 3 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - zat pengoksidasi, l -1 (Hl) - zat pereduksi
K 2 Cr 2 O 7 + 6HI + 4H 2 SO 4 → 3l 2 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
Tugas nomor 6
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
H 2 S + HMnO 4 → S + MnO 2 + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
3H 2 S + 2HMnO 4 → 3S + 2MnO 2 + 4H 2 O
Tugas nomor 7
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
H 2 S + HClO 3 → S + HCl + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
S -2 -2e → S 0 3 reaksi oksidasi
Mn +7 (HMnO 4) - zat pengoksidasi, S -2 (H 2 S) - zat pereduksi
3H 2 S + HClO 3 → 3S + HCl + 3H 2 O
Tugas nomor 8
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
NO + HClO 4 + ... → HNO 3 + HCl
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Cl +7 + 8e → Cl -1 3 reaksi reduksi
N +2 -3e → N +5 8 reaksi oksidasi
Cl +7 (HClO 4) - zat pengoksidasi, N +2 (NO) - zat pereduksi
8NO + 3HClO 4 + 4H 2 O → 8HNO 3 + 3HCl
Tugas nomor 9
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + H 2 S + H 2 SO 4 → MnSO 4 + S + ... + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
S -2 -2e → S 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, S -2 (H 2 S) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 5H 2 S + 3H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + 5S + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas nomor 10
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + KBr + H 2 SO 4 → MnSO 4 + Br 2 + ... + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2Br -1 -2e → Br 2 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, Br -1 (KBr) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 10KBr + 8H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + 5Br 2 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas nomor 11
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
PH 3 + HClO 3 → HCl + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Cl +5 + 6e → Cl -1 4 reaksi reduksi
Cl +5 (HClO 3) - zat pengoksidasi, P -3 (H 3 PO 4) - zat pereduksi
3PH 3 + 4HClO 3 → 4HCl + 3H 3 PO 4
Tugas nomor 12
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
PH 3 + HMnO 4 → MnO 2 + … + …
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 3e → Mn +4 8 reaksi reduksi
P -3 - 8e → P +5 3 reaksi oksidasi
Mn +7 (HMnO 4) - zat pengoksidasi, P -3 (H 3 PO 4) - zat pereduksi
3PH 3 + 8HMnO 4 → 8MnO 2 + 3H 3 PO 4 + 4H 2 O
Tugas nomor 13
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
NO + KClO + … → KNO 3 + KCl + …
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Cl +1 + 2e → Cl -1 3 reaksi reduksi
N +2 3e → N +5 2 reaksi oksidasi
Cl +1 (KClO) - zat pengoksidasi, N +2 (NO) - zat pereduksi
2NO + 3KClO + 2KOH → 2KNO 3 + 3KCl + H 2 O
Tugas nomor 14
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
PH 3 + AgNO 3 + ... → Ag + ... + HNO 3
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Ag +1 + 1e → Ag 0 8 reaksi reduksi
P -3 - 8e → P +5 1 reaksi oksidasi
Ag +1 (AgNO 3) - zat pengoksidasi, P -3 (PH 3) - zat pereduksi
PH 3 + 8AgNO 3 + 4H 2 O → 8Ag + H 3 PO 4 + 8HNO 3
Tugas nomor 15
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KNO 2 + ... + H 2 SO 4 → I 2 + NO + ... + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
N +3 + 1e → N +2 2 reaksi reduksi
2I -1 - 2e → I 2 0 1 reaksi oksidasi
N +3 (KNO 2) - zat pengoksidasi, I -1 (HI) - zat pereduksi
2KNO 2 + 2HI + H 2 SO 4 → I 2 + 2NO + K 2 SO 4 + 2H 2 O
Tugas nomor 16
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
Na 2 SO 3 + Cl 2 + ... → Na 2 SO 4 + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Cl 2 0 + 2e → 2Cl -1 1 reaksi reduksi
Cl 2 0 - zat pengoksidasi, S +4 (Na 2 SO 3) - zat pereduksi
Na 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O → Na 2 SO 4 + 2HCl
Tugas nomor 17
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + MnSO 4 + H 2 O → MnO 2 + ... + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 3e → Mn +4 2 reaksi reduksi
Mn +2 2e → Mn +4 3 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, Mn +2 (MnSO 4) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O → 5MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4
Tugas nomor 18
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KNO 2 + ... + H 2 O → MnO 2 + ... + KOH
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 3e → Mn +4 2 reaksi reduksi
N +3 2e → N +5 3 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, N +3 (KNO 2) - zat pereduksi
3KNO 2 + 2KMnO 4 + H 2 O → 2MnO 2 + 3KNO 3 + 2KOH
Tugas #19
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
Cr 2 O 3 + ... + KOH → KNO 2 + K 2 CrO 4 + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
N +5 + 2e → N +3 3 reaksi reduksi
2Cr +3 6e → 2Cr +6 1 reaksi oksidasi
N +5 (KNO 3) - zat pengoksidasi, Cr +3 (Cr 2 O 3) - zat pereduksi
Cr 2 O 3 + 3KNO 3 + 4KOH → 3KNO 2 + 2K 2 CrO 4 + 2H 2 O
Tugas nomor 20
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
I 2 + K 2 SO 3 + ... → K 2 SO 4 + ... + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
I 2 0 + 2e → 2I -1 1 reaksi reduksi
S +4 - 2e → S +6 1 reaksi oksidasi
I 2 - zat pengoksidasi, S +4 (K 2 SO 3) - zat pereduksi
I 2 + K 2 SO 3 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2KI + H 2 O
Tugas nomor 21
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + NH 3 → MnO 2 +N 2 + ... + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 3e → Mn +4 2 reaksi reduksi
2N -3 - 6e → N 2 0 1 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, N -3 (NH 3) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 2NH 3 → 2MnO 2 + N 2 + 2KOH + 2H 2 O
Tugas #22
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
NO 2 + P 2 O 3 + ... → NO + K 2 HPO 4 + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
N +4 + 2e → N +2 2 reaksi reduksi
2P +3 - 4e → 2P +5 1 reaksi oksidasi
N +4 (NO 2) - zat pengoksidasi, P +3 (P 2 O 3) - zat pereduksi
2NO 2 + P 2 O 3 + 4KOH → 2NO + 2K 2 HPO 4 + H 2 O
Tugas #23
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KI + H 2 SO 4 → I 2 + H 2 S + … + …
Tentukan oksidator dan reduktornya.
S +6 + 8e → S -2 1 reaksi reduksi
2I -1 - 2e → I 2 0 4 reaksi oksidasi
S +6 (H 2 SO 4) - zat pengoksidasi, I -1 (KI) - zat pereduksi
8KI + 5H 2 SO 4 → 4I 2 + H 2 S + 4K 2 SO 4 + 4H 2 O
Tugas #24
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
FeSO 4 + ... + H 2 SO 4 → ... + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2Fe +2 2e → 2Fe +3 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, Fe +2 (FeSO 4) - zat pereduksi
10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 → 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas #25
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
Na 2 SO 3 + ... + KOH → K 2 MnO 4 + ... + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 1e → Mn +6 2 reaksi reduksi
S +4 2e → S +6 1 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, S +4 (Na 2 SO 3) - zat pereduksi
Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 2KOH → 2K 2 MnO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O
Tugas #26
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
H 2 O 2 + ... + H 2 SO 4 → O 2 + MnSO 4 + ... + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2O -1 - 2e → O 2 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, O -1 (H 2 O 2) - zat pereduksi
5H 2 O 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → 5O 2 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas nomor 27
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 S + H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + ... + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3 1 reaksi reduksi
S -2 - 2e → S 0 3 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - zat pengoksidasi, S -2 (H 2 S) - zat pereduksi
K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 3S + 7H 2 O
Tugas #28
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + HCl → MnCl 2 + Cl 2 + ... + ...
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2Cl -1 - 2e → Cl 2 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, Cl -1 (HCl) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 16HCl → 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 2KCl + 8H 2 O
Tugas #29
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
CrCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + ... → CrCl 3 + ... + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3 1 reaksi reduksi
Cr +2 1e → Cr +3 6 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - zat pengoksidasi, Cr +2 (CrCl 2) - zat pereduksi
6CrCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 8CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O
Tugas nomor 30
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
K 2 CrO 4 + HCl → CrCl 3 + ... + ... + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Cr +6 + 3e → Cr +3 2 reaksi reduksi
2Cl -1 - 2e → Cl 2 0 3 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 CrO 4) - zat pengoksidasi, Cl -1 (HCl) - zat pereduksi
2K 2 CrO 4 + 16HCl → 2CrCl 3 + 3Cl 2 + 4KCl + 8H 2 O
Tugas nomor 31
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KI + ... + H 2 SO 4 → I 2 + MnSO 4 + ... + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2l -1 2e → l 2 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, l -1 (Kl) - zat pereduksi
10KI + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 → 5I 2 + 2MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas #32
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
FeSO 4 + KClO 3 + KOH → K 2 FeO 4 + KCl + K 2 SO 4 + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Cl +5 + 6e → Cl -1 2 reaksi reduksi
Fe +2 4e → Fe +6 3 reaksi oksidasi
3FeSO 4 + 2KClO 3 + 12KOH → 3K 2 FeO 4 + 2KCl + 3K 2 SO 4 + 6H 2 O
Tugas nomor 33
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
FeSO 4 + KClO 3 + ... → Fe 2 (SO 4) 3 + ... + H 2 O
Tentukan oksidator dan reduktornya.
Cl +5 + 6e → Cl -1 1 reaksi reduksi
2Fe +2 2e → 2Fe +3 3 reaksi oksidasi
Cl +5 (KClO 3) - zat pengoksidasi, Fe +2 (FeSO 4) - zat pereduksi
6FeSO 4 + KClO 3 + 3H 2 SO 4 → 3Fe 2 (SO 4) 3 + KCl + 3H 2 O
Tugas nomor 34
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya.
Dengan peningkatan derajat oksidasi proses oksidasi terjadi, dan zat itu sendiri adalah zat pereduksi. Ketika keadaan oksidasi menurun, proses reduksi berlangsung, dan zat itu sendiri adalah agen pengoksidasi.
Metode pemerataan OVR yang dijelaskan disebut "metode keseimbangan keadaan oksidasi".
Dinyatakan di sebagian besar buku teks kimia dan banyak digunakan dalam praktik metode keseimbangan elektronik untuk pemerataan, OVR dapat digunakan dengan peringatan bahwa bilangan oksidasi tidak sama dengan muatan.
2. Metode setengah reaksi.
Dalam kasus-kasus itu, ketika reaksi berlangsung dalam larutan berair (meleleh), ketika menyusun persamaan, mereka tidak melanjutkan dari perubahan keadaan oksidasi atom yang membentuk reaktan, tetapi dari perubahan muatan partikel nyata, yaitu , mereka memperhitungkan bentuk keberadaan zat dalam larutan (ion sederhana atau kompleks, atom atau molekul zat yang tidak larut atau terdisosiasi lemah dalam air).
Pada kasus ini ketika menyusun persamaan ionik reaksi redoks, seseorang harus mematuhi bentuk notasi yang sama yang diadopsi untuk persamaan ion yang bersifat pertukaran, yaitu: senyawa yang sukar larut, terdisosiasi buruk dan senyawa gas harus ditulis dalam bentuk molekul, dan ion yang tidak mengubah negara mereka harus dikeluarkan dari persamaan. Dalam hal ini, proses oksidasi dan reduksi dicatat sebagai setengah reaksi yang terpisah. Setelah menyamakannya sesuai dengan jumlah atom dari masing-masing jenis, setengah reaksi ditambahkan, mengalikan masing-masing dengan koefisien yang menyamakan perubahan muatan zat pengoksidasi dan zat pereduksi.
Metode setengah-reaksi lebih akurat mencerminkan perubahan sejati zat dalam proses reaksi redoks dan memfasilitasi perumusan persamaan untuk proses ini dalam bentuk ion-molekul.
Sejauh dari yang sama reagen produk yang berbeda dapat diperoleh tergantung pada sifat medium (asam, basa, netral), untuk reaksi seperti itu dalam skema ionik, selain partikel yang melakukan fungsi zat pengoksidasi dan zat pereduksi, partikel yang mencirikan reaksi medium (yaitu, ion H + atau ion OH -, atau molekul H 2 O).
Contoh 5 Dengan menggunakan metode setengah reaksi, atur koefisien dalam reaksi:
KMnO 4 + KNO 2 + H 2 SO 4 ® MnSO 4 + KNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O.
Larutan. Kami menulis reaksi dalam bentuk ion, mengingat bahwa semua zat, kecuali air, terdisosiasi menjadi ion:
MnO 4 - + NO 2 - + 2H + ® Mn 2+ + NO 3 - + H 2 O
(K + dan SO 4 2 - tetap tidak berubah, oleh karena itu mereka tidak ditunjukkan dalam skema ionik). Dapat dilihat dari diagram ionik bahwa zat pengoksidasi ion permanganat(MnO 4 -) diubah menjadi ion Mn 2+ - dan empat atom oksigen dilepaskan.
Dalam lingkungan asam setiap atom oksigen yang dilepaskan oleh zat pengoksidasi mengikat 2H+ untuk membentuk molekul air.
ini menyiratkan: MnO 4 - + 8H + + 5® Mn 2+ + 4H 2 O .
Kami menemukan perbedaan dalam muatan produk dan reagen: Dq = +2-7 = -5 (tanda "-" menunjukkan bahwa proses reduksi sedang berlangsung dan 5 melekat pada reagen). Untuk proses kedua, konversi NO 2 - menjadi NO 3 - , oksigen yang hilang berasal dari air ke reduktor, dan sebagai hasilnya, kelebihan ion H + terbentuk, sedangkan reagen kehilangan 2 :
NO 2 - + H 2 O - 2® NO 3 - + 2H + .
Dengan demikian kita mendapatkan:
2 | MnO 4 - + 8H + + 5® Mn 2+ + 4H 2 O (reduksi),
5 | NO 2 - + H 2 O - 2® NO 3 - + 2H + (oksidasi).
Mengalikan suku-suku persamaan pertama dengan 2, dan yang kedua - dengan 5 dan menambahkannya, kita mendapatkan persamaan ion-molekul untuk reaksi ini:
2MnO 4 - + 16H + + 5NO 2 - + 5H 2 O \u003d 2Mn 2+ + 8H 2 O + 5NO 3 - + 10H +.
Setelah menghilangkan partikel identik di sisi kiri dan kanan persamaan, kita akhirnya mendapatkan persamaan ion-molekul:
2MnO 4 - + 5NO 2 - + 6H + = 2Mn 2+ + 5NO 3 - + 3H 2 O.
Menurut persamaan ion, kami membuat persamaan molekul:
2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5KNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.
Dalam lingkungan basa dan netral Anda dapat dipandu oleh aturan berikut: dalam lingkungan basa dan netral, setiap atom oksigen yang dilepaskan oleh oksidator bergabung dengan satu molekul air, membentuk dua ion hidroksida (2OH -), dan masing-masing yang hilang pergi ke agen pereduksi dari 2 OH - ion dengan pembentukan satu molekul air di lingkungan basa, dan di lingkungan yang netral itu berasal dari air dengan pelepasan ion 2 H +.
Jika terlibat dalam reaksi redoks hidrogen peroksida(H 2 O 2), maka perlu diperhitungkan peranan H 2 O 2 dalam suatu reaksi tertentu. Dalam H 2 O 2, oksigen berada dalam keadaan oksidasi menengah (-1), oleh karena itu, hidrogen peroksida dalam reaksi redoks menunjukkan dualitas redoks. Dalam kasus di mana H 2 O 2 adalah agen pengoksidasi, setengah-reaksi memiliki bentuk sebagai berikut:
H 2 O 2 + 2 H + + 2? ® 2H 2 O (media asam);
H2O2+2? ® 2OH - (lingkungan netral dan basa).
Jika hidrogen peroksida adalah agen pereduksi:
H2O2 - 2? ® O 2 + 2H + (media asam);
H2O2 + 2OH - - 2? ® O 2 + 2H 2 O (basa dan netral).
Contoh 6 Setarakan reaksi: KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O.
Larutan. Kami menulis reaksi dalam bentuk ion:
I - + H 2 O 2 + 2H + ® I 2 + SO 4 2 - + H 2 O.
Kami membuat setengah-reaksi, mengingat bahwa H 2 O 2 dalam reaksi ini adalah zat pengoksidasi dan reaksi berlangsung dalam lingkungan asam:
1 2I - - 2= I 2 ,
1 H 2 O 2 + 2 H + + 2® 2 H 2 O.
Persamaan akhir: 2KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® I 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 O.
Ada empat jenis reaksi redoks:
1 . antarmolekul reaksi redoks, di mana keadaan oksidasi atom-atom unsur-unsur yang membentuk zat yang berbeda berubah. Reaksi yang dibahas dalam contoh 2-6 adalah dari jenis ini.
2 . intramolekul reaksi redoks di mana keadaan oksidasi diubah oleh atom-atom dari unsur-unsur yang berbeda dari zat yang sama. Menurut mekanisme ini, reaksi dekomposisi termal senyawa berlangsung. Misalnya pada reaksi
Pb(NO 3) 2 ® PbO + NO 2 + O 2
mengubah keadaan oksidasi nitrogen (N +5 ® N +4) dan atom oksigen (O - 2 ® O 2 0) yang terletak di dalam molekul Pb(NO 3) 2.
3. Reaksi oksidasi diri-penyembuhan diri(disproporsi, dismutasi). Dalam hal ini, bilangan oksidasi dari unsur yang sama meningkat dan menurun. Reaksi disproporsionasi adalah karakteristik senyawa atau unsur zat yang sesuai dengan salah satu keadaan oksidasi antara unsur tersebut.
Contoh 7 Dengan menggunakan semua metode di atas, samakan reaksinya:
Larutan.
sebuah) Metode keseimbangan keadaan oksidasi.
Mari kita tentukan bilangan oksidasi unsur-unsur yang terlibat dalam proses redoks sebelum dan sesudah reaksi:
K 2 MnO 4 + H 2 O ® KMnO 4 + MnO 2 + KOH.
Dari perbandingan bilangan oksidasi, mangan secara simultan berpartisipasi dalam proses oksidasi, meningkatkan bilangan oksidasi dari +6 menjadi +7, dan dalam proses reduksi, menurunkan bilangan oksidasi dari +6 menjadi +4.2 Mn +6 ® Mn + 7 ; Dw = 7-6 = +1 (proses oksidasi, reduktor),
1 Mn +6 ® Mn +4 ; Dw = 4-6 = -2 (proses reduksi, oksidator).
Karena dalam reaksi ini zat yang sama (K 2 MnO 4) bertindak sebagai zat pengoksidasi dan pereduksi, koefisien di depannya dijumlahkan. Kami menulis persamaan:
3K 2 MnO 4 + 2H 2 O = 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH.
b) Metode setengah reaksi.
Reaksi berlangsung dalam lingkungan netral. Kami menyusun skema reaksi ionik, dengan mempertimbangkan bahwa H 2 O adalah elektrolit lemah, dan MnO 2 adalah oksida yang sukar larut dalam air:
MnO 4 2 - + H 2 O ® MnO 4 - + MnO 2 + OH - .
Kami menuliskan setengah reaksi:
2 MnO 4 2 - - ? ® MnO 4 - (oksidasi),
1 MnO 4 2 - + 2H 2 O + 2? ® MnO 2 + 4OH - (pemulihan).
Kami mengalikan dengan koefisien dan menambahkan kedua setengah reaksi, kami mendapatkan persamaan ion total:
3MnO 4 2 - + 2H 2 O \u003d 2MnO 4 - + MnO 2 + 4OH -.
Persamaan molekul: 3K 2 MnO 4 + 2H 2 O = 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH.
Dalam hal ini, K 2 MnO 4 adalah zat pengoksidasi dan zat pereduksi.
4. Reaksi oksidasi-reduksi intramolekul, di mana bilangan oksidasi atom dari unsur yang sama disejajarkan (yaitu kebalikan dari yang dipertimbangkan sebelumnya), adalah proses kontradisproporsi(beralih), misalnya
NH 4 NO 2 ® N 2 + 2H 2 O.
1 2N - 3 - 6? ® N 2 0 (proses oksidasi, reduktor),
1 2N +3 + 6?® N 2 0 (proses reduksi, oksidator).
Yang paling sulit adalah reaksi redoks di mana atom atau ion bukan hanya satu, tetapi dua atau lebih elemen secara bersamaan dioksidasi atau direduksi.
Contoh 8 Setarakan reaksi menggunakan metode di atas:
3 -2 +5 +5 +6 +2
Sebagai 2 S 3 + HNO 3 ® H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + NO.
Sebelum memberikan contoh reaksi redoks dengan solusi, mari kita pilih definisi utama yang terkait dengan transformasi ini.
Atom atau ion yang, selama interaksi, mengubah keadaan oksidasinya dengan penurunan (menerima elektron) disebut zat pengoksidasi. Di antara zat dengan sifat seperti itu, asam anorganik kuat dapat dicatat: sulfat, hidroklorik, nitrat.
Agen pengoksidasi
Permanganat logam alkali dan kromat juga merupakan oksidator kuat.
Oksidator mengambil jalannya reaksi yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tingkat energi (pembentukan konfigurasi selesai).
Agen pereduksi
Setiap skema reaksi redoks melibatkan identifikasi zat pereduksi. Ini termasuk ion atau atom netral yang dapat meningkatkan keadaan oksidasi selama interaksi (memberikan elektron ke atom lain).
Atom logam dapat disebut sebagai zat pereduksi yang khas.
Proses dalam OVR
Apa lagi yang ditandai dengan perubahan bilangan oksidasi zat awal.
Oksidasi melibatkan proses melepaskan partikel negatif. Restorasi melibatkan pengambilan mereka dari atom lain (ion).
Algoritma penguraian
Contoh reaksi redoks dengan larutan ditawarkan dalam berbagai bahan referensi yang dirancang untuk mempersiapkan siswa sekolah menengah atas untuk ujian pascasarjana dalam bidang kimia.
Agar berhasil mengatasi yang diusulkan di OGE dan GUNAKAN tugas, penting untuk mengetahui algoritma untuk mengkompilasi dan menganalisis proses redoks.
- Pertama-tama, nilai muatan semua elemen dalam zat yang diusulkan dalam skema diturunkan.
- Atom (ion) ditulis dari sisi kiri reaksi, yang, selama interaksi, mengubah indikator.
- Dengan peningkatan tingkat oksidasi, tanda "-" digunakan, dan dengan penurunan "+".
- Antara elektron yang diberikan dan yang diterima, kelipatan persekutuan terkecil ditentukan (bilangan yang digunakan untuk membagi elektron tanpa sisa).
- Saat membagi KPK menjadi elektron, kita memperoleh koefisien stereokimia.
- Kami menempatkannya di depan rumus dalam persamaan.
Contoh pertama dari OGE
Di kelas sembilan, tidak semua siswa tahu bagaimana menyelesaikan reaksi redoks. Itu sebabnya mereka membuat banyak kesalahan, tidak mendapatkan nilai tinggi untuk OGE. Algoritme tindakan diberikan di atas, sekarang mari kita coba untuk menyelesaikannya contoh konkret.
Keunikan tugas tentang penempatan koefisien dalam reaksi yang diusulkan, yang dikeluarkan untuk lulusan tahap utama pendidikan, adalah bahwa bagian kiri dan kanan persamaan diberikan.
Ini sangat menyederhanakan tugas, karena tidak perlu menemukan produk interaksi secara mandiri, pilih bahan awal yang hilang.
Misalnya, diusulkan untuk menggunakan keseimbangan elektronik untuk mengidentifikasi koefisien dalam reaksi:
Sekilas, reaksi ini tidak memerlukan koefisien stereokimia. Tetapi, untuk mengkonfirmasi sudut pandangnya, semua elemen harus memiliki nomor muatan.
Dalam senyawa biner, yang meliputi oksida tembaga (2) dan oksida besi (2), jumlah bilangan oksidasi adalah nol, mengingat untuk oksigen adalah -2, untuk tembaga dan besi indikator ini adalah +2. Zat sederhana tidak memberikan (tidak menerima) elektron, oleh karena itu mereka dicirikan oleh nilai nol dari keadaan oksidasi.
Mari kita membuat keseimbangan elektronik, menunjukkan tanda "+" dan "-" jumlah yang diterima dan diberikan selama interaksi elektron.
Fe 0 -2e \u003d Fe 2+.
Karena jumlah elektron yang diterima dan dilepaskan selama interaksi adalah sama, tidak masuk akal untuk menemukan kelipatan persekutuan terkecil, menentukan koefisien stereokimia, dan memasukkannya ke dalam skema interaksi yang diusulkan.
Untuk mendapatkan skor maksimum untuk tugas tersebut, perlu tidak hanya menuliskan contoh reaksi redoks dengan larutan, tetapi juga menulis rumus zat pengoksidasi (CuO) dan zat pereduksi (Fe) secara terpisah.
Contoh kedua dengan OGE
Mari kita berikan lebih banyak contoh reaksi redoks dengan solusi yang mungkin dihadapi oleh siswa kelas sembilan yang telah memilih kimia sebagai ujian akhir mereka.
Misalkan diusulkan untuk mengatur koefisien dalam persamaan:
Na+HCl=NaCl+H2.
Untuk mengatasi tugas tersebut, pertama-tama penting untuk menentukan indikator keadaan oksidasi untuk setiap zat sederhana dan kompleks. Untuk natrium dan hidrogen, mereka akan sama dengan nol, karena mereka adalah zat sederhana.
Dalam asam klorida, hidrogen memiliki bilangan oksidasi positif, dan klor memiliki bilangan oksidasi negatif. Setelah menempatkan koefisien, kita mendapatkan reaksi dengan koefisien.
Ujian pertama
Bagaimana cara melengkapi reaksi redoks? Contoh dengan solusi yang ditemukan di USE (Kelas 11) melibatkan penambahan celah, serta penempatan koefisien.
Misalnya, Anda perlu melengkapi reaksi dengan keseimbangan elektronik:
H 2 S+ HMnO 4 = S+ MnO 2 +…
Tentukan zat pereduksi dan zat pengoksidasi dalam skema yang diusulkan.
Bagaimana cara belajar menyusun reaksi redoks? Sampel mengasumsikan penggunaan algoritma tertentu.
Pertama, dalam semua zat yang diberikan oleh kondisi masalah, perlu untuk mengatur bilangan oksidasi.
Selanjutnya, Anda perlu menganalisis zat mana yang dapat menjadi produk yang tidak dikenal dalam proses ini. Karena zat pengoksidasi hadir di sini (mangan memainkan perannya), zat pereduksi (itu adalah belerang), keadaan oksidasi tidak berubah dalam produk yang diinginkan, oleh karena itu, itu adalah air.
Berdebat tentang cara menyelesaikan reaksi redoks dengan benar, kami mencatat bahwa langkah selanjutnya adalah menyusun rasio elektronik:
Mn +7 membutuhkan 3 e= Mn +4 ;
S -2 memberikan 2e= S 0 .
Kation mangan adalah zat pereduksi, sedangkan anion belerang adalah zat pengoksidasi yang khas. Karena kelipatan terkecil antara elektron yang diterima dan yang diberikan adalah 6, kita mendapatkan koefisien: 2, 3.
Langkah terakhir akan menetapkan koefisien dalam persamaan asli.
3H 2 S+ 2HMnO 4 = 3S+ 2MnO 2 + 4H 2 O.
Sampel kedua OVR dalam ujian
Bagaimana cara menulis reaksi redoks yang benar? Contoh dengan solusi akan membantu untuk menyusun algoritme tindakan.
Diusulkan untuk menggunakan metode keseimbangan elektronik untuk mengisi celah dalam reaksi:
PH 3 + HMnO 4 = MnO 2 +…+…
Kami mengatur keadaan oksidasi semua elemen. Dalam proses ini, sifat pengoksidasi dimanifestasikan oleh mangan, yang merupakan bagian dari komposisi dan zat pereduksi harus fosfor, mengubah keadaan oksidasi menjadi positif dalam asam fosfat.
Sesuai dengan asumsi yang dibuat, kami memperoleh skema reaksi, kemudian kami menyusun persamaan keseimbangan elektronik.
P -3 memberikan 8 e dan berubah menjadi P +5 ;
Mn +7 mengambil 3e, menuju ke Mn +4 .
KPK akan menjadi 24, jadi fosfor harus memiliki koefisien stereometrik 3, dan mangan -8.
Kami menempatkan koefisien dalam proses yang dihasilkan, kami mendapatkan:
3 PH 3 + 8 HMnO 4 = 8 MnO 2 + 4H 2 O+ 3 H 3 PO 4 .
Contoh ketiga dari ujian
Menggunakan keseimbangan elektron-ion, Anda perlu membuat reaksi, menunjukkan zat pereduksi dan zat pengoksidasi.
KMnO 4 + MnSO 4 +…= MnO 2 +…+ H2SO 4 .
Menurut algoritme, kami menempatkan keadaan oksidasi untuk setiap elemen. Selanjutnya, kami menentukan zat-zat yang dihilangkan di bagian kanan dan kiri proses. Zat pereduksi dan zat pengoksidasi diberikan di sini, jadi keadaan oksidasi tidak berubah dalam senyawa yang dihilangkan. Produk yang hilang adalah air, dan senyawa awalnya adalah kalium sulfat. Kami mendapatkan skema reaksi yang kami akan membuat keseimbangan elektronik.
Mn +2 -2 e= Mn +4 3 zat pereduksi;
Mn +7 +3e= Mn +4 2 zat pengoksidasi.
Kami menulis koefisien dalam persamaan, menjumlahkan atom mangan di sisi kanan proses, karena itu termasuk dalam proses disproporsionasi.
2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O \u003d 5MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4.
Kesimpulan
Reaksi redoks sangat penting untuk berfungsinya organisme hidup. Contoh OVR adalah proses pembusukan, fermentasi, aktivitas saraf, respirasi, dan metabolisme.
Oksidasi dan reduksi relevan untuk industri metalurgi dan kimia, berkat proses tersebut, logam dapat dipulihkan dari senyawanya, dilindungi dari korosi kimia, dan diproses.
Untuk menyusun proses redoks dalam organik atau perlu menggunakan algoritma tindakan tertentu. Pertama, dalam skema yang diusulkan, keadaan oksidasi diatur, kemudian elemen-elemen yang menaikkan (menurunkan) indikator ditentukan, dan keseimbangan elektronik dicatat.
Jika Anda mengikuti urutan tindakan yang diusulkan di atas, Anda dapat dengan mudah mengatasi tugas yang ditawarkan dalam tes.
Selain metode keseimbangan elektronik, penempatan koefisien juga dimungkinkan dengan menyusun setengah reaksi.
