Як навчитися вирішувати с1 з хімії. С1-хімія. Продукти відновлення сірчаної кислоти

Як розв'язувати задачі С1 (36) на ЄДІ з хімії. Частина I

Завдання N 36 на ЄДІ з хімії присвячене темі "Окислювально-відновлювальні реакції". Раніше завдання цього входило в варіант ЄДІпід номером С1.

Сенс завдання С1: необхідно розставити коефіцієнти рівняння реакції методом електронного балансу. Зазвичай за умови завдання дається лише ліва частина рівняння, учень повинен самостійно дописати праву частину.

Повне вирішення завдання оцінюється у 3 бали. Один бал дається за визначення окислювача та відновника, ще один – безпосередньо за побудову електронного балансу, останній – за правильну розстановку коефіцієнтів у рівнянні реакції.

На мій погляд, найскладніше у цьому процесі – це перший крок. Не всім вдається правильно передбачити результат реакції. Якщо ж продукти взаємодії вказані правильно, всі наступні етапи - це вже справа техніки.

Перший крок: згадуємо ступеня окиснення

Ми повинні почати з поняття ступеня окиснення елемента. Якщо ви ще не знайомі з цим терміном, зверніться до розділу "Ступінь окислення" у довіднику з хімії. Ви повинні навчитися впевнено визначати ступеня окислення всіх елементів у неорганічних сполукі навіть у найпростіших органічних речовин. Без 100%-ного розуміння цієї теми рухатися далі безглуздо.

Крок другий: окислювачі та відновники. Окисно-відновні реакції

Хочу нагадати, що всі хімічні реакції в природі можна поділити на два типи: окислювально - відновлювальні та окислення, що протікають без зміни ступенів.

У ході ОВР (саме таке скорочення ми будемо використовувати далі для окислювальної - відновлювальних реакцій) деякі елементи змінюють свої ступені окислення.

Приклад 1. Розглянемо реакцію сірки із фтором:

S + 3F2 = SF6.

Розставте самостійно ступеня окиснення всіх елементів. Ми, що ступінь окислення сірки підвищується (від 0 до +6), а ступінь окислення фтору знижується (від 0 до -1). Висновок: S – відновник, F 2 – окислювач. У процесі сірка окислюється, а фтор - відновлюється.

Приклад 2. Обговоримо реакцію оксиду марганцю (IV) із соляною кислотою:

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O.

У результаті реакції ступінь окислення марганцю знижується (від +4 до +2), а ступінь окислення хлору підвищується (від -1 до 0). Висновок: марганець (у складі MnO 2) – окислювач, хлор (у складі HCl – відновник). Хлор окислюється, марганець відновлюється.

Зверніть увагу: в останньому прикладі не всі атоми хлору змінили рівень окислення. Це ніяк не вплинуло на наші висновки.

Приклад 3. Термічне розкладання біхромату амонію:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

Ми бачимо, що і окислювач, і відновник перебувають у складі однієї "молекули": хром змінює ступінь окислення від +6 до +3 (тобто є окислювачем), а азот - від -3 до 0 (отже азот - відновник).

Приклад 4. Взаємодія діоксиду азоту з водним розчином лугу:

2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O.

Розставивши ступеня окислення (сподіваюся, ви робите це легко!), ми виявляємо дивну картину: змінюється ступінь окислення лише одного елемента - азоту. Частина атомів N підвищують свій рівень окислення (від +4 до +5), частина - знижують (від +4 до +3). Насправді нічого дивного в цьому немає! У цьому процесі N(+4) є і окислювачем, і відновником.

Поговоримо трохи про класифікацію окисно-відновних реакцій. Нагадаю, що всі ОВР поділяються на три типи:

1) міжмолекулярні ОВР (окислювач та відновник перебувають у складі різних молекул);
2) внутрішньомолекулярні ОВР (окислювач та відновник знаходяться в одній молекулі);
3) реакції диспропорціонування (окислювач та відновник - це атоми одного елемента з однаковим початковим ступенем окислення у складі однієї молекули).

Думаю, що, спираючись на ці визначення, ви легко зрозумієте, що реакції з прикладів 1 і 2 відносяться до міжмолекулярних ОВР, розкладання біхромату амонію - приклад внутрішньомолекулярної ОВР, а взаємодія NO 2 з лугом - приклад реакції диспропорціонування.

Крок третій: починаємо освоювати метод електронного балансу

Щоб перевірити, наскільки добре ви засвоїли попередній матеріал, поставлю вам просте запитання: "Чи можна навести приклад реакції, в якій відбувається окислення, але немає відновлення, або, навпаки, є окислення, але немає відновлення?"

Правильна відповідь: "Ні, не можна!"

Дійсно, нехай у ході реакції ступінь окислення елемента Х підвищується. Це означає, що Х віддає електрони. Але ж кому? Адже електрони не можуть просто випаруватись, зникнути без сліду! Є якийсь інший елемент Y, атоми якого прийматимуть ці електрони. Електрони мають негативний заряд, отже, рівень окислення Y буде знижуватися.

Висновок: якщо є відновник Х, обов'язково буде і окислювач Y! Більш того, число електронів, відданих одним елементом, буде точно дорівнює числу електронів, прийнятих іншим елементом.

Саме на цьому факті і ґрунтується метод електронного балансу, що використовується в задачі С1

Почнемо освоювати цей спосіб на прикладах.

Приклад 4

З + HNO 3 = CO 2 + NO 2 + H 2 O

шляхом електронного балансу.

Рішення. Почнемо з визначення ступенів окиснення (зробіть це самостійно!). Бачимо, що під час процесу два елементи змінюють ступеня окислення: З (від 0 до +4) і N (від +5 до +4).

Вочевидь, що вуглець є відновником (окислюється), а азот (+5) (у складі азотної кислоти) є окислювачем (відновлюється). До речі, якщо ви правильно визначили окислювач та в-тель, вам вже гарантовано 1 бал за завдання N 36!

Тепер починається найцікавіше. Напишемо т.з. напівреакції окислення та відновлення:

Атом вуглецю розлучається з 4 електронами, атом азоту - приймає 1 е. Число відданих електронів не дорівнює числу прийнятих. Це погано! Потрібно виправити ситуацію.

"Домножимо" першу напівреакцію на 1, а другу - на 4.

C(0) - 4e	=	C(+4)	(1)
N(+5) + 1e	=	N(+4)	(4)

Ось тепер все добре: на один атом вуглецю (що віддає 4 е) припадає 4 атоми азоту (кожен з яких приймає по одному е). Число відданих електронів дорівнює числу прийнятих!

Те, що ми зараз написали, власне, і називається електронним балансом. Якщо на реальному ЄДІз хімії ви напишіть цей баланс правильно, вам гарантовано ще 1 бал за завдання С1.

Останній етап: залишилося перенести отримані коефіцієнти рівняння реакції. Перед формулами З і СО 2 нічого не змінюємо (т.к. коефіцієнт 1 у рівнянні не ставиться), перед формулами HNO 3 і NO 2 ставимо четвірку (т.к. число атомів азоту в лівій та правій частинах рівняння має дорівнювати 4) :

+ 4HNO 3 = CO 2 + 4NO 2 + H 2 O.

Залишилося зробити останню перевірку: ми бачимо, що число атомів азоту однаково ліворуч і праворуч, те саме стосується атомів С, а ось з воднем і киснем поки що проблеми. Але все легко виправити: ставимо коефіцієнт 2 перед формулою Н 2 Про отримуємо остаточну відповідь:

+ 4HNO 3 = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O.

От і все! Завдання вирішене, коефіцієнти розставлені, а ми отримали ще один бал за правильне рівняння. Підсумок: 3 бали за ідеально вирішене завдання 1. З чим вас і вітаю!

Приклад 5. Розставте коефіцієнти рівняння реакції

NaI + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S + I 2 + H 2 O

шляхом електронного балансу.

Рішення. Розставте самостійно ступеня окиснення всіх елементів. Бачимо, що в ході процесу два елементи змінюють ступеня окиснення: S (від +6 до -2) та I (від -1 до 0).

Сірка (+6) (у складі сірчаної кислоти) є окислювачем, а йод (-1) у складі NaI - відновником. У результаті реакції I(-1) окислюється, S(+6) - відновлюється.

Записуємо напівреакції окислення та відновлення:

Зверніть увагу на важливий момент: у молекулі йоду два атоми. У реакції неспроможна брати участь " половина " молекули, у відповідному рівнянні ми пишемо не I, саме I 2 .

"Домножимо" першу напівреакцію на 4, а другу - на 1.

2I(-1) - 2e	=	I 2 (0)	(4)
S(+6) + 8e	=	S(-2)	(1)

Баланс побудований, на 8 відданих електронів припадає 8 прийнятих.

Переносимо коефіцієнти рівняння реакції. Перед формулою I 2 ставимо 4, перед формулою H 2 S - маємо на увазі коефіцієнт 1 - це, гадаю, очевидно.

NaI + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O

А ось далі можуть виникнути запитання. По-перше, неправильно ставитиме четвірку перед формулою NaI. Адже вже у самій напівреакції окислення перед символом I стоїть коефіцієнт 2. Отже, у ліву частину рівняння слід записати не 4, а 8!

8NaI + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O

По-друге, часто у такій ситуації випускники ставлять коефіцієнт 1 перед формулою сірчаної кислоти. Розмірковують так: "У напівреакції відновлення знайдено коефіцієнт 1, цей коефіцієнт відноситься до S, отже, перед формулою сірчаної кислоти має стояти одиниця".

Ці міркування помилкові! Не всі атоми сірки змінювали ступінь окислення, частина їх (у складі Na 2 SO 4) зберегла ступінь окислення +6. Ці атоми не враховані в електронному балансі та коефіцієнт 1 не має до них жодного відношення.

Проте все це не завадить нам довести рішення до кінця. Важливо лише розуміти, що в подальших міркуваннях ми спираємося вже не на електронний баланс, а просто на здоровий глузд. Отже, нагадую, що коефіцієнти перед H 2 S, NaI та I 2 "заморожені", їх міняти не можна. А ось решта - можна і потрібно.

У лівій частині рівняння знаходиться 8 атомів натрію (у складі NaI), у правій - поки всього 2 атоми. Ставимо перед формулою сульфату натрію коефіцієнт 4:

8NaI + H 2 SO 4 = 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O.

Тільки тепер можна зрівняти кількість атомів S. Справа їх 5 шт, отже, перед формулою сірчаної кислоти потрібно поставити коефіцієнт 5:

8NaI + 5H 2 SO 4 = 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O.

Остання проблема: водень та кисень. Ну, думаю, ви й самі здогадалися, що не вистачає коефіцієнта 4 перед формулою води у правій частині:

8NaI + 5H 2 SO 4 = 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + 4H 2 O.

Ще раз ретельно все перевіряємо. Так все правильно! Завдання вирішене, ми отримали свої законні 3 бали.

Отже, у прикладах 4 та 5 ми докладно обговорили алгоритм розв'язання задачі C1. У вашому вирішенні реального екзаменаційного завдання обов'язково повинні бути присутніми наступні моменти:

1) ступеня окиснення ВСІХ елементів;
2) вказівку на окислювач та відновник;
3) схема електронного балансу;
4) остаточне рівняння реакції з коефіцієнтами.

Кілька коментарів щодо алгоритму.

1. Повинні бути зазначені ступені окислення всіх елементів у лівій та правій частинах рівняння. Усіх, а не лише окислювача та відновника!

2. Окислювач та відновник повинні бути позначені чітко та ясно: елемент Х (+...) у складі... є окислювачем, відновлюється; елемент Y(...) у складі... є відновником, окислюється. Напис дрібним начерком "бл. в-ся" під формулою сірчаної кислоти не всі зможуть розшифрувати як "сірка (+6) у складі сірчаної кислоти - окислювач, що відновлюється".

Не шкодуйте букв! Ви ж не оголошення в газету даєте: "Сд. кімн. з нд. уд."

3. Схема електронного балансу – це просто схема: дві напівреакції та відповідні коефіцієнти.

4. Детальні пояснення, як саме ви розставляли коефіцієнти рівняння, на ЄДІ нікому не потрібні. Потрібно лише, щоб усі цифри були вірні, а сам запис зроблений розбірливим почерком. Обов'язково кілька разів перевірте себе!

І ще раз щодо оцінювання завдання С1 на ЄДІ з хімії:

1) визначення окислювача (окислювачів) та відновника (відновників) – 1 бал;
2) схема електронного балансу з вірними коефіцієнтами – 1 бал;
3) основне рівняння реакції з усіма коефіцієнтами – 1 бал.

Підсумок: 3 бали за повне розв'язання задачі N 36.

Я впевнений, що ви зрозуміли, у чому полягає ідея методу електронного балансу. Зрозуміли в основних рисах, як будується рішення прикладу С1. В принципі, все не так уже й складно!

На жаль, на реальному ЄДІ з хімії виникає така проблема: саме рівняння реакції дається в повному обсязі. Т. е., ліва частина рівняння присутня, а в правій або взагалі немає нічого або зазначена формула однієї речовини. Ви повинні будете самі, спираючись на свої знання, доповнити рівняння, а потім починати розстановку коефіцієнтів.

Це може бути дуже складним. Універсальних рецептів написання рівнянь немає. У наступній частині ми обговоримо це докладніше і розглянемо складніші приклади.

Як розв'язувати задачі С1 (36) на ЄДІ з хімії. Частина II

Ми продовжуємо обговорювати завдання типу C1 (N 36), які можуть зустрітися вам на ЄДІ з хімії. У першій частині ми згадали, що таке ступінь окиснення, поговорили про ОВР, виклали загальний алгоритмрозв'язання задачі 36 і розібрали кілька нескладних прикладів.

У другій частині ми займемося складнішими реакціями.

Четвертий крок: продовжуємо освоювати метод електронного балансу. Розглядаємо складні випадки задачі С1

Приклад 6. Розставте коефіцієнти рівняння реакції

Br 2 + Ca(OH) 2 = CaBr 2 + Ca(BrO 3) 2 + H 2 O

шляхом електронного балансу.

Рішення. За традицією, ви самостійно визначаєте ступеня окислення. Цікаво, що у разі ступінь окислення змінюється лише в одного елемента - брому.

У першій частині статті ми вже стикалися з подібною ситуацією. Бром цієї реакції є і окислювачем (ступінь окислення знижується від 0 до -1), і відновником (ступінь окислення підвищується від 0 до +5). Перед нами типовий приклад реакції диспропорціонування.

Той факт, що бром виконує одразу дві функції, нічого не змінює у нашому алгоритмі. Напишемо напівреакції окислення та відновлення:

Ще раз нагадую, що молекулу брому не можна "розірвати" на частини. Ми пишемо саме Br2(0), а не Br(0).

"Домножимо" першу напівреакцію на 1, а другу - на 5.

Br 2 (0) - 10e	=	2Br(+5)	(1)
Br 2 (0) + 2e	=	2Br(-1)	(5)

Отримані коефіцієнти переносимо до рівняння реакції: перед формулою Ca(BrO 3) 2 нічого не змінюємо (коефіцієнт 1), а перед формулою броміду кальцію у правій частині ставимо число 5.

Br 2 + Ca(OH) 2 = 5CaBr 2 + Ca(BrO 3) 2 + H 2 O

А що ставити перед формулою Br 2:5 чи 1? Ні те ні інше! Ми повинні врахувати і ті атоми брому, що окислюються, і ті, що відновлюються: 5+1=6.

6Br 2 + Ca(OH) 2 = 5CaBr 2 + Ca(BrO 3) 2 + H 2 O

Зрівнюємо кількість атомів кальцію, ставимо число 6 перед формулою Ca(OH) 2 у лівій частині:

6Br 2 + 6Ca(OH) 2 = 5CaBr 2 + Ca(BrO 3) 2 + H 2 O.

Останній штрих: коефіцієнт 6 перед формулою води у правій частині рівняння:

6Br 2 + 6Ca(OH) 2 = 5CaBr 2 + Ca(BrO 3) 2 + 6H 2 O.

Приклад 7. (Невелика модифікація попередньої задачі). Розставте коефіцієнти у рівнянні р-ції

Br 2 + NaOH = NaBr + NaBrO 3 + H 2 O.

Рішення. Рівняння реакції як дві краплі води схоже на рівняння прикладу 6. Те ж взаємодія брому з гарячим розчином лугу, тільки замість гідроксиду кальцію взятий гідроксид натрію.

Я не вникатиму в подробиці. Зрозуміло, що це знову реакція диспропорціонування, зрозуміло, що бром - і окислювач, і відновник. Більше того, рівняння напівреакцій точно повторюватимуть те, що було в прикладі 6. Навіть коефіцієнти (1 і 5) - ті ж самі. Впевнений, що ви все це можете перевірити самостійно.

Відразу розпочну з фінального етапу. Ось, що повинно було у вас вийти:

6Br 2 + 12NaOH = 10NaBr + 2NaBrO 3 + 6H 2 O.

Здавалося б, все чудово. Перевірка показує, що кількість атомів брому, натрію, кисню та водню в лівій та правій частинах рівняння однакові. Всі? Чи можна ставити крапку?

Найсумніше, що багато хто дійсно вважає, що рівняння написано ідеально. Прикра неуважність! Зверніть увагу: всі коефіцієнти рівняння реакції можна розділити на два. Якщо цього не зробити, наша оцінка завдання С1 буде знижена на 1 бал.

Ось правильний варіант:

3Br 2 + 6NaOH = 5NaBr + NaBrO 3 + 3H 2 O.

Будь ласка, будьте уважні! Не допускайте, щоб через подібні дрібниці вам знизили оцінку.

Приклад 8

Cu 2 S + HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 SO 4 + NO 2 + H 2 O.

Рішення. Рівняння довге, вам доведеться неабияк попітніти з розстановкою ступенів окислення. Дам невелику підказку: ступінь окислення сірки Cu 2 S дорівнює +1.

Ну, що ж, давайте шукати окислювач та відновник. Та ось вони: N (ступінь окислення знижується від +5 до +4) і S (підвищується від -2 до +6). Ура!

Ні, друзі, радіти зарано. Зверніть увагу: ступінь окислення міді також змінюється від +1 до +2, отже, мідь також є відновником (теж окислюється).

"Два відновники? Це якась помилка?" - Запитайте ви.

Ні, помилок немає. Можливо, така ситуація не дуже типова для завдання С1, але тут немає нічого кримінального. Ніхто і ніколи не стверджував, що в рівнянні реакції може бути лише один окислювач та один відновник.

"Але як же бути з електронним балансом? - Запитайте ви. - Число електронів, прийнятих азотом, будемо порівнювати з числом електронів, відданих атомами міді або сірки?"

Обидва варіанти неправильні! Чи не мідь, не сірка, а "молекула" сульфіду міді (I) повинна розглядатися в рівнянні напівреакції окислення. Атом сірки розлучається з 8 електронами, кожен із атомів міді - з одним електроном. Підсумок: 10 електронів одну молекулу Cu 2 S.

Пишемо напівреакції окислення та відновлення:

"Домножимо" першу напівреакцію (сумарну) на 1, а другу - на 10. Підсумок: у рівнянні реакції перед формулою сульфіду міді нічого не змінюється (коефіцієнт 1), а перед формулою NO 2 з'являється коефіцієнт 10. Тільки не поспішайте ставити число 10 перед HNO 3 у лівій частині. Не всі атоми азоту змінювали ступінь окиснення!

Cu2S+HNO3=Cu(NO3)2+H2SO4+10NO2+H2O.

Зрівнюємо кількість атомів міді (коефіцієнт 2 перед формулою Cu(NO 3) 2). І ось тільки тепер, знайшовши загальну кількість атомів азоту в правій частині (10 + 4 = 14), ми можемо сміливо ставити число 14 перед формулою азотної кислоти:

Cu 2 S + 14HNO 3 = 2Cu(NO 3) 2 + H 2 SO 4 + 10NO 2 + H 2 O.

Залишилось змінити коефіцієнт перед водою; з урахуванням того, що кількість атомів водню в лівій частині дорівнює 14, зробити це нескладно:

Cu 2 S + 14HNO 3 = 2Cu(NO 3) 2 + H 2 SO 4 + 10NO 2 + 6H 2 O.

Отже, ми розібрали приклад завдання N36 за участю двох елементів – відновників. Звертаю увагу на такі моменти:

1) будьте уважні при пошуку окислювача та відновника, можливо, їх буде кілька;
2) у разі кількох відновників (або окислювачів) в електронному балансі необхідно враховувати ЗАГАЛЬНУ кількість відданих (або прийнятих) електронів;
3) загальний алгоритм навіть у цьому випадку практично не змінюється.

Приклад 9. Використовуючи метод електронного балансу, розставте коефіцієнти рівняння реакції

FeS 2 + O 2 = Fe 2 O 3 + SO 2 .

Рішення. Популярна в екзаменаційних завданнях реакція випалу піриту - це також приклад ОВР, в якій беруть участь 2 відновники: ступінь окислення заліза підвищується від +2 до +3, а ступінь окислення сірки - від -1 до +4. Окислювачем, звісно, є кисень.

Спробуйте вирішити це завдання самостійно, взявши приклад приклад 8. Не забувайте, що "молекулу" піриту необхідно розглядати як єдине ціле.

Молекула О 2 "розлучається" з чотирма електронами, FeS 2 - приєднує 11 е.

Є одна тонкість: у молекулі Fe 2 O 3 два атоми заліза, тому в напівреакції окислення вам доведеться розглядати дві молекули піриту. На 2 одиниці FeS 2 потрібно вже не 11 електронів, а 22!

Остаточне рівняння:

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 .

Раджу вам запам'ятати не лише принцип вирішення цього завдання, а й саме рівняння реакції. У завданнях С1 часто фігурує випал сульфідів (заліза, міді тощо).

Розглянемо процес за участю органічних сполук.

Приклад 10. Використовуючи метод електронного балансу, розставте коефіцієнти рівняння реакції

C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + CH 3 COOH + H 2 O.

Рішення. А що, власне, змінюється у нашому алгоритмі з появою органічної речовини? Нічого! Ті ж ступені окислення, визначення окислювача та відновника, дві напівреакції.

Єдина проблема - розставляти ступені окислення в органічних речовинах трохи складніше, ніж у неорганічних. Якщо ви забули, як це робиться, зверніться до розділу довідника "Ступені окислення".

В даному випадку має вийти наступне: C -3 H 3 C -1 H 2 OH та C -3 H 3 C +3 OOH. Зверніть увагу: у складі молекул етанолу та оцтової кислоти присутні атоми вуглецю з різними ступенями окиснення. Один з атомів С не змінює ступінь окиснення (-3), інший - приймає 4 електрони (підвищення ступеня окиснення від -1 до +3).

Зрозуміло, що вуглець виступає у ролі відновника, а окислювачем у процесі є хром (зміна ступеня окислення від +6 до +3).

Записуємо рівняння двох напівреакцій. Природно, у напівреакції окислення враховується лише З(-1), т. до. З(-3) зберігається у постійному вигляді.

Відповідні коефіцієнти дорівнюють 3 і 2.

C(-1) - 4e	=	C(+3)	(3)
2Cr(+6) + 6e	=	2Cr(+3)	(2)

Отримані коефіцієнти переносимо в рівняння реакції: перед формулами C 2 H 5 OH та CH 3 COOH ставимо число 3, перед формулами біхромату калію та сульфату хрому (III) – коеф. 2:

3C 2 H 5 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = 2Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 3CH 3 COOH + H 2 O.

Загальна кількість атомів калію в лівій частині не відповідає числу тих самих атомів праворуч. Вирішуємо цю проблему, ставлячи перед формулою сульфату калію коефіцієнт 2:

3C 2 H 5 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = 2Cr 2 (SO 4) 3 + 2K 2 SO 4 + 3CH 3 COOH + H 2 O.

Бачимо, що число атомів сірки праворуч дорівнює восьми, отже, зліва перед формулою сірчаної кислоти слід поставити число 8:

3C 2 H 5 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 = 2Cr 2 (SO 4) 3 + 2K 2 SO 4 + 3CH 3 COOH + H 2 O.

А тепер дуже уважно вважаємо кількість атомів водню у лівій частині. 34. У правій частині 12 атомів водню знаходиться в 3 молекулах оцтової кислоти. 34 – 12 = 22, перед формулою води ставимо коефіцієнт 11.

Втім, навіщо я все це докладно пояснюю? Думаю, у вас весь цей процес уже відпрацьовано до автоматизму. Ось остаточна відповідь:

3C 2 H 5 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 = 2Cr 2 (SO 4) 3 + 2K 2 SO 4 + 3CH 3 COOH + 11H 2 O.

На мою думку, ми досконало оволоділи методом електронного балансу. Впевнений, що нічого складнішого, ніж приклади 8 – 10, на реальному ЄДІ з хімії нам не запропонують.

Дам вам ще кілька завдань для самостійної роботи. Обов'язково зробіть їх!

Приклад 11. Використовуючи метод електронного балансу, розставте коефіцієнти у рівняннях наступних реакцій:

Ag + HNO 3 = AgNO 3 + NO + H 2 O,

Mg + HNO 3 = Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O,

NaBr + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + Br 2 + SO 2 + H 2 O,

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + HCOH = CO 2 + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + H 2 O,

As 2 S 3 + HNO 3 = H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + NO 2 + H 2 O,

KMnO 4 + HCl = KCl + MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O.

Час рухатися далі. Попереду – давно обіцяні завдання С1 з неповними рівняннямиреакцій. Але спочатку нам доведеться згадати типові окислювачі та відновники та розглянути продукти їх перетворень. Поговоримо про перманганати, біхромати, азотну кислоту і т.д.

Розв'язання задачі С1 (36) на ЄДІ з хімії. Частина ІІІ.

Якщо ви готуєтеся до ЄДІ з хімії, можливо, вам будуть цікаві такі матеріали:

Продовжуємо обговорювати вирішення завдання виду С1 (№ 30), яке обов'язково зустрінеться всім, хто складатиме ЄДІ з хімії. У першій частині статті ми виклали загальний алгоритм розв'язання задачі 30, у другій частині розібрали кілька складних прикладів.

Третю частину почнемо з обговорення типових окислювачів та відновників та їх перетворень у різних середовищах.

П'ятий крок: обговорюємо типові ОВР, які можуть зустрітися в задачі №30

Хотілося б нагадати кілька моментів, пов'язаних із поняттям ступеня окислення. Ми вже зазначали, що постійний ступінь окислення характерна лише щодо невеликого числа елементів (фтору, кисню, лужних і лужноземельних металів тощо.) Більшість елементів може виявляти різні ступені окислення. Наприклад, для хлору можливі всі стани -1 до +7, хоча найбільш стабільні непарні значення. Азот виявляє ступеня окиснення від -3 до +5 і т.д.

Слід чітко запам'ятати два важливі правила.

1. Вища ступінь окислення елемента - неметалла найчастіше збігається з номером групи, у якій перебуває цей елемент, а нижчий ступінь окислення = номер групи - 8.

Наприклад, хлор знаходиться у VII групі, отже, його найвищий ступінь окислення = +7, а нижчий - 7 - 8 = -1. Селен знаходиться у VI групі. Найвищий ступінь окислення = +6, нижчий - (-2). Кремній розташований у IV групі; відповідні значення дорівнюють +4 і -4.

Запам'ятайте, що з цього правила є винятки: найвищий ступінь окислення кисню = +2 (і навіть вона проявляється тільки у фториді кисню), а найвищий ступінь окислення фтору = 0 (у простій речовині)!

2. Метали не здатні виявляти негативні ступені окислення.Це досить важливо, враховуючи, що понад 70% хімічних елементіввідносяться саме до металів.

А тепер питання: "Чи може Mn(+7) виступати у хімічних реакціях у ролі відновника?" Не поспішайте, спробуйте відповісти самостійно.

Правильна відповідь: "Ні, не може!" Пояснити це дуже просто. Погляньте на положення цього елемента в періодичній системі. Mn знаходиться у VII групі, отже, його ВИЩИЙ ступінь окислення дорівнює +7. Якби Mn(+7) виступав у ролі відновника, його ступінь окислення підвищилася б (згадайте визначення відновника!), але це неможливо, оскільки вона і так має максимальне значення. Висновок: Mn(+7) може бути лише окислювачем.

З тієї ж причини ТІЛЬКИ ОКИСЛЮВАЛЬНІ властивості можуть виявляти S(+6), N(+5), Cr(+6), V(+5), Pb(+4) і т. д. Погляньте на положення цих елементів у періодичній системі і переконайтеся у цьому самі.

І ще питання: "Чи може Se(-2) виступати у хімічних реакціях у ролі окислювача?"

І знову негативна відповідь. Ви, мабуть, уже здогадалися, в чому справа. Селен знаходиться в VI групі, його нижчий ступінь окислення дорівнює -2. Se(-2) неспроможна ПРИДБАТИ електрони, т. е., може бути окислювачем. Якщо Se(-2) бере участь у ОВР, то тільки в ролі ВІДНОВЛЮВАЧА.

З аналогічної причини ТІЛЬКИ ВІДНОВНИКОМ може бути N(-3), P(-3), S(-2), Te(-2), I(-1), Br(-1) і т.д.

Остаточний висновок: елемент, що у нижчої ступеня окислення, може у ОВР лише у ролі відновника, а елемент із вищим ступенем окислення - лише ролі окислювача.

"А що, якщо елемент має проміжний ступінь окиснення?" - Запитайте ви. Ну тоді можливо і його окислення, і його відновлення. Наприклад, сірка реакції з киснем окислюється, а реакції з натрієм - відновлюється.

Напевно, логічно припустити, кожен елемент найвищою мірою окислення буде вираженим окислювачем, а нижчою - сильним відновником. У більшості випадків це справді так. Наприклад, всі сполуки Mn(+7), Cr(+6), N(+5) можна віднести до сильних окислювачів. Але, наприклад, P(+5) та С(+4) відновлюються насилу. А змусити Ca(+2) або Na(+1) виступити в ролі окислювача практично неможливо, хоча, формально кажучи, +2 і +1 - це теж вищі ступеняокиснення.

Навпаки, багато сполук хлору (+1) є потужними окислювачами, хоча ступінь окислення +1 у разі далека від вищої.

F(-1) і Cl(-1) - погані повстанці, а їх аналоги (Br(-1) і I(-1)) - хороші. Кисень у нижчому ступені окислення (-2) мало виявляє відновлювальні властивості, а Te(-2) - потужний відновник.

Ми бачимо, що все не так очевидно, як хотілося б. У ряді випадків здатність до окислення - відновлення можна легко передбачити, в інших випадках - потрібно просто запам'ятати, що речовина Х - це, скажімо, хороший окислювач.

Здається, ми нарешті дісталися списку типових окислювачів і відновників. Хотілося б, щоб ви не просто "визубрили" ці формули (хоча і це буде непогано!), але й змогли б пояснити, чому та чи інша речовина потрапила до відповідного списку.

Типові окислювачі

Прості речовини - неметали: F2, O2, O3, Cl2, Br2.
Концентрована сірчана кислота (H 2 SO 4), азотна кислота (HNO 3) у будь-якій концентрації, хлорноватиста кислота (HClO), хлорна кислота (HClO 4).
Перманганат калію та манганат калію (KMnO 4 та K 2 MnO 4), хромати та біхромати (K 2 CrO 4 та K 2 Cr 2 O 7), вісмутати (напр., NaBiO 3).
Оксиди хрому (VI), вісмуту (V), свинцю (IV), марганцю (IV).
Гіпохлорити (NaClO), хлорати (NaClO 3) та перхлорати (NaClO 4); нітрати (KNO 3).
Пероксиди, надпероксиди, озоніди, органічні перекису, пероксокислоти, решта речовин, що містять угруповання -O-O- (напр., пероксид водню - H 2 O 2 , пероксид натрію - Na 2 O 2 , надпероксид калію - KO 2).
Іони металів, розташованих у правій частині ряду напруги: Au 3+ , Ag + .

Типові відновники

Прості речовини - метали: лужні та лужноземельні, Mg, Al, Zn, Sn.
Прості речовини - неметали: H 2 C.
Гіриди металів: LiH, CaH 2 , алюмогідрид літію (LiAlH 4), боргідрид натрію (NaBH 4).
Гіриди деяких неметалів: HI, HBr, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te, PH 3 , силани та борани.
Йодиди, броміди, сульфіди, селеніди, фосфіди, нітриди, карбіди, нітрити, гіпофосфіти, сульфіти.
Чадний газ (CO).

Хотілося б наголосити на кількох моментах:

Я не ставив собі за мету перерахувати всі окислювачі та відновники. Це неможливо, та й не потрібно.
Одна і та ж речовина може виступати в одному процесі в ролі окислювача, а в іншому - у ролі в-теля.
Ніхто не може гарантувати, що в екзаменаційній задачі C1 вам обов'язково зустрінеться одна з цих речовин, але ймовірність цього дуже висока.
Важливо не механічне запам'ятовування формул, а РОЗУМІННЯ. Спробуйте перевірити себе: випишіть упереміш речовини з двох списків, а потім спробуйте самостійно розділити їх на типові окислювачі та відновники. Керуйтеся тими міркуваннями, які ми обговорювали на початку цієї статті.

А тепер невелика контрольна робота. Я запропоную вам кілька неповних рівнянь, а ви спробуєте знайти окислювач та відновник. Дописувати праві частини рівнянь поки що не обов'язково.

Приклад 12. Визначте окислювач та відновник в ОВР:

HNO 3 + Zn = ...

CrO 3 + C 3 H 6 + H 2 SO 4 = ...

Na 2 SO 3 + Na 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = ...

O 3 + Fe(OH) 2 + H 2 O = ...

CaH 2 + F 2 = ...

KMnO 4 + KNO 2 + KOH = ...

H 2 O 2 + K 2 S + KOH = ...

Думаю, ви впоралися з цим завданням легко. Якщо виникли проблеми, прочитайте ще раз початок цієї статті, попрацюйте над списком типових окислювачів.

"Все це чудово! - Вигукне нетерплячий читач. - Але де ж обіцяні завдання С1 з неповними рівняннями? Так, у прикладі 12 ми змогли визначити окислювач і в-тель, але головне не в цьому. Головне - зуміти доповнити рівняння реакції, а хіба список окислювачів зможе нам у цьому допомогти?

Так, зможе, якщо розуміти, ЩО ВІДБУВАЄТЬСЯ з типовими окислювачами в різних умовах. Саме цим ми зараз і займемося.

Шостий крок: перетворення деяких окислювачів у різних середовищах "Доля" перманганатів, хроматів, азотної та сірчаної кислот

Отже, ми повинні не тільки вміти розпізнавати типові окислювачі, але й розуміти, на що перетворюються ці речовини під час ОВР. Очевидно, що без цього розуміння ми не зможемо правильно розв'язати задачу 30. Ситуація ускладнюється тим, що продукти взаємодії неможливо зазначити однозначно. Безглуздо запитувати: "На що перетвориться перманганат калію в процесі відновлення?" Все залежить від багатьох причин. У випадку KMnO 4 головна з них – це кислотність (pH) середовища. В принципі характер продуктів відновлення може залежати від:

використовуваного під час процесу відновника,
кислотності середовища,
концентрацій учасників реакції,
температури процесу.

Ми не будемо зараз говорити про вплив концентрації та температури (хоча допитливі юні хіміки можуть згадати, що, наприклад, хлор та бром по-різному взаємодіють з водним розчином лугу на холоді та при нагріванні). Зосередимося на рН середовища та силі відновника.

Інформацію, наведену нижче, слід легко запам'ятати. Не треба намагатися аналізувати причини, просто ЗАПАМ'ЯТАЙТЕ продукти реакцій. Запевняю вас, на ЄДІ з хімії це може стати вам у пригоді.

Продукти відновлення перманганату калію (KMnO 4) у різних середовищах

Приклад 13. Доповніть рівняння окисно-відновних реакцій:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 = ...
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 = ...
KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = ...

Рішення. Керуючись списком типових окислювачів та відновників, приходимо до висновку, що окислювачем у всіх цих реакціях є перманганат калію, а відновником – сульфіт калію.

H 2 SO 4 H 2 O і КОН визначають характер розчину. У першому випадку реакція йде в кислому середовищі, у другому - у нейтральному, у третьому - у лужному.

Висновок: у першому випадку перманганат буде відновлено до солі Mn(II), у другому – до діоксиду марганцю, у третьому – до манганату калію. Доповнимо рівняння реакцій:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 = MnSO 4 + ...
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 = MnO 2 + ...
KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = K 2 MnO 4 + ...

А на що перетвориться сульфіт калію? Ну, звичайно, в сульфат. Очевидно, що К у складі K 2 SO 3 окислювати далі просто нікуди, окислення кисню вкрай малоймовірно (хоча, в принципі, можливо), а ось S(+4) легко перетворюється на S(+6). Продукт окислення - K 2 SO 4 можна додати цю формулу в рівняння:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 = MnSO 4 + K 2 SO 4 + ...
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 = MnO 2 + K 2 SO 4 + ...
KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + ...

Наші рівняння практично готові. Залишилося додати речовини, які безпосередньо не беруть участь у ОВР та розставити коефіцієнти. До речі, якщо розпочати з другого пункту, можливо, буде навіть простіше. Побудуємо, наприклад, електронний баланс для останньої реакції

Mn(+7) + 1e	=	Mn(+6)	(2)
S(+4) - 2e	=	S(+6)	(1)

Ставимо коефіцієнт 2 перед формулами KMnO 4 і K 2 MnO 4; перед формулами сульфіту і сульфату калію маємо на увазі коеф. 1:

2KMnO 4 + KOH + K 2 SO 3 = 2K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + ...

Праворуч бачимо 6 атомів калію, ліворуч - поки що лише 5. Треба виправляти положення; ставимо перед формулою КОН коефіцієнт 2:

2KMnO 4 + 2KOH + K 2 SO 3 = 2K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + ...

Останній штрих: у лівій частині бачимо атоми водню, праворуч їх немає. Очевидно, треба терміново знайти якусь речовину, яка містить водень у мірі окислення +1. Давайте візьмемо воду!

2KMnO 4 + 2KOH + K 2 SO 3 = 2K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Перевіряємо ще раз рівняння. Так все чудово!

"Цікаве кіно! - зауважить пильний юний хімік. - А чому це ви додали на останньому кроці саме воду? А якщо я захочу додати перекис водню або просто Н 2 або гідрид калію або Н 2 S? Ви додали воду, тому що її НЕОБХІДНО було додати або вам просто так захотілося?

Що ж, розбираймося. Ну, по-перше, додавати речовини до рівняння реакції за своїм бажанням ми, звичайно, не маємо права. Реакція відбувається саме так, як вона йде; як розпорядилася природа. Наші симпатії та антипатії не в змозі вплинути на перебіг процесу. Ми можемо спробувати змінити умови реакції (підвищити температуру, додати каталізатор, змінити тиск), але якщо умови реакції задані, її результат не може залежати від нашої волі. Отже, формула води у рівнянні останньої реакції - це моє бажання, а факт.

По-друге, ви можете спробувати зрівняти реакцію у випадках, коли замість води будуть присутні перелічені вами речовини. Запевняю вас: у жодному разі ви не зможете цього зробити.

По-третє, варіанти з H 2 O 2 , Н 2 , KH або Н 2 S просто неприйнятні в даному випадку з тих чи інших причин. Наприклад, у першому випадку змінюється ступінь окислення кисню, у другому і 3-му - водню, а ми домовилися, що ступінь окислення зміниться тільки у Mn і S. У четвертому випадку сірка взагалі виступила в ролі окислювача, а ми домовилися, що S - відновник. Крім того, гідрид калію навряд чи "виживе" у водному середовищі (а реакція, нагадаю, йде у водному розчині), а H 2 S (навіть якби ця речовина і утворилося) неминуче вступить у р-цію з КОН. Як бачите, знання хімії дозволяє нам відкинути ці в-ва.

"Але чому саме вода?" - Запитайте ви.

Так, тому, наприклад, що в цьому процесі (як і в багатьох інших) вода виступає як розчинник. Тому, наприклад, якщо ви проаналізуєте всі реакції, написані вами за 4 роки вивчення хімії, виявиться, що Н 2 O зустрічається майже половині рівнянь. Вода - взагалі досить "популярне" у хімії з'єднання.

Зрозумійте, я не стверджую, що кожного разу, коли в задачі 30 вам треба "кудись відправити водень" або "звідки взяти кисень", необхідно хапатися за воду. Але, напевно, це буде перша речовина, про яку слід подумати.

Схожа логіка використовується для рівнянь реакцій у кислому та нейтральному середовищах. У першому випадку необхідно додати до правої частини формулу води, у другому - гідроксиду калію:

KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 = MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O,
KMnO 4 + H 2 O + K 2 SO 3 = MnO 2 + K 2 SO 4 + KOH.

Розстановка коефіцієнтів у досвідчених молодих хіміків має викликати жодних труднощів. Остаточна відповідь:

2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5K 2 SO 3 = 2MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 3H 2 O,
2KMnO 4 + H 2 O + 3K 2 SO 3 = 2MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2KOH.

У наступній частині ми поговоримо про продукти відновлення хроматів та біхроматів, про азотну та сірчану кислоти.

С1-хімія

Хімія одновуглецевих молекул- (С1-хімія) розділ хімії, що вивчає різні класи речовин, до складу молекули яких входить лише один атом вуглецю.

Як окрема галузь знань С1-хімія утворюється з розвитком перспективних технологій отримання вуглецевмісної сировини, що є альтернативою нафтопродуктам напередодні виснаження природних запасів нафти.

Основними питаннями, які вирішуються в С1-хімії, є теоретичні основиреакцій за участю таких речовин, як:

У становленні хімії одновуглецевих молекул велику роль відіграли роботи Н.Д. Зелінського, Б.А. Казанського, О.М. Башкирова, Б.М. Долгова, В.М. Каржавіна, І.Б. Рапопорта, Д.М. Рудковського, Я.Т. Ейдус, А.Ю. Алієва та їх учнів.

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "С1-хімія" в інших словниках:

Хімія ґрунтів це розділ ґрунтознавства, що вивчає хімічні основи ґрунтоутворення та родючості ґрунтів. Основою для вирішення цих питань служить дослідження складу, властивостей ґрунтів та процесів, що протікають у ґрунтах, на іонно-молекулярному та… … Вікіпедія

- (С1 хімія) розділ хімії, що вивчає різні класи речовин, до складу молекули яких входить лише один атом вуглецю. Як окрема галузь знань С1 хімія з'являється з розвитком перспективних технологій отримання вуглецевмісної сировини, … Вікіпедія

Хімія полімерів один з перспективних розділів хімічної науки, що успішно розвиваються. Поділяється на розділи: фізична хімія полімерів, структурна і т. д. Завдяки успішному розвитку хімії полімерів створюються нові матеріали, які …

- (Греч. chymeia, від chymos сік). Галузь природознавства, що досліджує природу та властивості простих тіл, частковий вплив цих тіл один на одного та сполуки, які є наслідком цього впливу. Словник іноземних слів, що увійшли до складу російської ... Словник іноземних слів російської мови

ХІМІЯ- ХІМІЯ, наука про речовини, їх перетворення, взаємодію та про явища, що при цьому відбуваються. З'ясуванням основних понять, якими оперує X., як напр, атом, молекула, елемент, просте тіло, реакція та ін., вченням про молекулярні, атомні та… … Велика медична енциклопедія

- - розділ фізичної хімії, що передбачає вивчення фізичної та хімічної будови, структури, складу, фізичних та хімічних властивостейречовин, в основі яких лежить кремній, у поєднанні з киснем та іншими елементами на 90 %.

- «Хімія і життя XXI століття» Спеціалізація: науково популярний Періодичність: щомісяця Мова: російська Видавець: видавництво у «Наука» (1965 1996 рр.) компанія «Хімія і життя» (з 1997 р.) … Вікіпедія

- «Хімія та життя XXI століття» 200px Спеціалізація: науково популярний Періодичність виходу: щомісячно Мова: російська Видавець (країна): (… Вікіпедія

Хімія твердого тіла розділ хімії, що вивчає різні аспекти твердофазних речовин, зокрема, їх синтез, структуру, властивості, застосування та ін. Її об'єктами дослідження є кристалічні та аморфні, неорганічні та органічні…

- (Можливо від грец. Chemia Хемія, одна з найдавніших назв Єгипту), наука, що вивчає перетворення речовин, що супроводжуються зміною їх складу та (або) будови. Хімічні процеси (отримання металів з руд, фарбування тканин, вироблення шкіри та… Великий Енциклопедичний словник

ХІМІЯ, галузь науки, що вивчає властивості, склад та структуру речовин та їх взаємодію один з одним. В даний час хімія являє собою велику область знань і поділяється насамперед на органічну та неорганічну хімію. Науково-технічний енциклопедичний словник

Книги

Хімія. Довідковий посібник , . Довідник містить найважливіші відомості з основних розділів хімії. Завдяки вдале розташування матеріалу, він вміщує дуже великий обсяг інформації - основні поняття, закони та методи…