Матеріал параграфа допоможе вам:
навчитися добирати коефіцієнти при складанні рівнянь окисно-відновних реакцій.
Перед тим як скласти рівняння окисно-відновної реакції, необхідно записати схему реакції з формулами всіх реагентів і продуктів.
Допишіть схеми реакцій:
Визначте в кожній реакції
окисник і відновник.
Сподіваємося, що ви впорались із цим завданням. Однак при виконанні інших завдань такого типу можуть виникнути певні труднощі. Прогнозування продуктів багатьох окисно-відновних реакцій неможливе без знання
характерних ступенів окиснення елементів, хімічних властивостей їхніх сполук, іншої важливої інформації.
У цьому параграфі обмежимося розглядом того, як «готові» схеми окисно-відновних реакцій перетворюють на хімічні рівняння.
Добір коефіцієнтів у схемах таких реакцій можна здійснювати звичайним способом.
Перетворіть дві щойно складені вами схеми реакцій на хімічні рівняння.
У багатьох випадках (наприклад, коли взаємодіють або утворюються три речовини) традиційний добір коефіцієнтів потребує чимало часу. Переконайтесь у цьому, спробувавши перетворити схему реакції
на хімічне рівняння.
Існує універсальний та ефективний метод добору коефіцієнтів у схемах окисно-відновних реакцій. Його назва — метод електронного балансу. Він ґрунтується на тому, що кількість електронів, які втрачають одні частинки й приєднують інші, завжди однакова.
Доберемо коефіцієнти методом електронного балансу в останній схемі окисно-відновної реакції, виконавши такі дії.
1. Визначаємо ступені окиснення елементів у реагентах і продуктах реакції й підкреслюємо елементи, які змінили свої ступені окиснення:
2. З’ясовуємо, який з елементів є окисником, а який — відновником. Ферум підвищив ступінь окиснення від +2 до +3, отже, виступив відновником і окиснився, а Оксиген знизив ступінь окиснення від 0 до -2, виконав роль окисника і відновився.
3. Записуємо схеми окиснення і відновлення:
Зверніть увагу: у схемі відновлення перед атомом Оксигену записано коефіцієнт 2, бо з однієї молекули кисню утворюються два атоми. Указано також, що молекула кисню приєднує 4 електрони, оскільки кожний атом Оксигену в ній приєднує 2 електрони. Отже, у схемах окиснення й відновлення зазначають, скільки електронів втрачають або приєднують відповідні частинки і за потреби добирають коефіцієнти.
4. Готуємо запис для визначення коефіцієнтів. Розміщуємо схему відновлення під схемою окиснення, а після вертикальної лінії записуємо вказані в схемах кількості електронів:
5. Визначаємо коефіцієнти. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 1 і 4. Це — число 4, яке записуємо після другої вертикальної лінії. Поділивши його на кількість електронів, які втрачаються (1) і приєднуються (4), отримуємо числа 4 і 1 для схем окис-нення і відновлення відповідно. Вказуємо їх за третьою вертикальною лінією:
Числа в останньому стовпчику — 4 і 1 — це коефіцієнти в схемах відповідних процесів і майбутньому рівнянні. Записавши коефіцієнти 4 в схему окиснення
бачимо, що кожні 4 атоми
втрачають
4 електрони. Стільки ж електронів отримує
кожна молекула O2.
6. Перетворюємо схему реакції на хімічне рівняння. Записуємо коефіцієнт 4 перед формулами двох сполук Феруму, а коефіцієнт 1 перед формулою кисню не вказуємо:
Для того щоб у правій частині схеми, як і в лівій, було два атоми Оксигену, перед формулою води має бути коефіцієнт 2:
Визначаємо коефіцієнт перед формулою хлороводню — сполуки, в якій містяться елементи, що не змінили ступенів окиснення (це — число 4), і замінюємо стрілку на знак рівності:
Перевірте, чи однакові кількості атомів кожного елемента містяться в лівій і правій частинах рівняння.
Складаючи рівняння окисно-відновних реакцій, візьміть до уваги такі поради:
• знайдені з урахуванням балансу електронів коефіцієнти перед формулами окисника і відновника змінювати не можна — вони є остаточними;
• у деяких реакціях окиснюється або відновлюється лише частина атомів певного елемента, тому що відповідний реагент наявний у надлишку:
коефіцієнт перед формулою цієї сполуки добирають останнім.
ВИСНОВКИ
Рівняння окисно-відновних реакцій складають, використовуючи метод електронного балансу. Цей метод ґрунтується на тому, що кількості електронів, які віддають частинки відновника і приєднують частинки окисника, є однаковими.
117. Запишіть замість крапок відповідні цифри і слова:
118. Складіть рівняння окисно-відновних реакцій за наведеними схемами, використавши метод електронного балансу:
119. Допишіть схеми реакцій та перетворіть їх на хімічні рівняння за методом електронного балансу:
120. Реакція між ферум(ІІІ) оксидом і карбон(ІІ) оксидом може відбуватися з утворенням двох інших оксидів. Укажіть тип реакції й складіть відповідне хімічне рівняння.
121. Сірка і фосфор взаємодіють із концентрованою нітратною кислотою з утворенням кислот, які відповідають вищим оксидам Суль-фуру і Фосфору, а також нітроген(^) оксиду і води. Складіть рівняння цих реакцій.
122. Яку кількість електронів під час реакції кальцію з киснем:
а) втрачає 1 моль металу;
б) втрачає 1 г металу;
в) приєднує 1 л кисню (н. у.);
г) приєднує 1 г кисню?
123. Обчисліть масу цинку, яку потрібно взяти для реакції з надлишком хлоридної кислоти, щоб за допомогою добутого водню перетворити 2 г купрум(ІІ) оксиду на метал.
ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ
Окисно-відновні реакції в батарейках
Наприкінці XVIII ст. італійський фізик А. Вольта, а пізніше англійський хімік Ф. Даніел винайшли оригінальні пристрої, які називають хімічними джерелами струму. Електричний струм виникав у них унаслідок перебігу окисно-відновних реакцій між речовинами.
Перші такі пристрої містили розчини деяких солей, були громіздкими й незручними у використанні. У 1865 р. французький хімік Ж. Лекланше замінив розчин на вологу пасту з манган(М) оксиду MnO2, амоній хлориду NH4Cl1 і графітового порошку. Він помістив пасту в невеликий цинковий резервуар і занурив у неї графітовий стержень. Зібрані пристрої вчений герметизував смолою або воском.
Винахід Ж. Лекланше використовують і нині в деяких батарейках. Їх цинковий корпус є негативним полюсом джерела постійного струму, а графітовий стержень — позитивним полюсом. Атоми Цинку втрачають електрони, залишаючи їх у металі, зазнають окиснення й перетворюються на катіони:
Тому корпус батарейки зсередини поступово руйнується. На графіті відновлюється Манган за спрощеною схемою:
Робота такого джерела струму пов'язана з перетворенням різних видів енергії. Частина внутрішньої енергії2 речовин перетворюється на електричну енергію (продукти окисно-відновної реакції мають меншу внутрішню енергію, ніж реагенти).
Нині значний попит мають компактні хімічні джерела струму з тривалим періодом роботи. Одне з таких джерел струму містить, крім цинку, аргентум(І) оксид Ag2O і калій гідроксид. Під час його роботи відбувається окисно-відновна реакція:
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Попель, Крикля