Окислительно-восстановительные реакции в растворах.




Реакции в растворах электролитов

Теоретические вопросы для повторения предыдущее темы:

1. Дайте определение понятиям «кислота», «основание», «соль» в соответствии с теорией электролитической диссоциации.

Кислоты – это электролиты, при диссоциации которых в водных растворах всегда образуются катионы Н+. Основания – это электролиты, при диссоциации которых в водных растворах всегда образуются анионы ОН-. Соли – это электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов (или катион аммония NH4) и анионы кислотных остатков.

2. Что такое основность кислоты? Какова основность H2SO4?, H3PO4? (Ответ: 2, 3). Основность кислоты – это число ионов Н+, которое может образоваться при полной диссоциации одной молекулы кислоты.

3. Что такое кислотность основания? Какова кислотность Bi(OH)3?, Ca(OH)2? (Ответ: 3,2). Кислотность основания - это число ионов ОН-, которое может образоваться при полной диссоциации одной молекулы основания.

4. Приведите примеры средней, кислой и основной соли.

Средняя CaSO4; кислая NaHCO3; основная Mg(OH)Cl.

5. По какому принципу электролиты подразделяют на сильные и слабые? Приведите примеры сильных и слабых электролитов?

Сильные электролиты диссоциируют полностью (α=0,5 - 1), слабые – частично (α= 0,001-0,5). Сильные: NaCl, KOH; слабые: Н2СО3, Cu(OH)2.

6. Какой показатель является самой удобной характеристикой силы электролита? Почему?

Степень диссоциации электролита сильно зависит от его концентрации. Более удобной характеристикой силы электролита является константа диссоциации Кд , которая не зависит от концентрации электролита.

7. Запишите выражение для ионного произведения воды. Чему оно равно при нормальных условиях? Как взаимосвязаны концентрации ионов Н+ и ОН- в водных растворах?

Кв= с(Н+)*с(ОН-)=10-14Как бы ни менялись в водных растворах концентрации ионов Н+ и ОН-, произведение этих концентраций Кв всегда останется постоянным при данной температуре.

8. Чему равен водородный показатель рН? Каков его смысл?

Водородный показатель рН равен отрицательному десятичному логарифму от концентрации ионов Н+: рН= - lg c(Н+). Это количественная характеристика кислотности (или основности) среды.

9. Изобразите шкалу рН. Какова среда раствора, если его рН равен 5,5? 8? (Ответ: кислая, щелочная).

10. Дайте определение понятию «кислотно-основной индикатор». Какие индикаторы вы знаете?

Кислотно–основной индикатор – вещество, которое используется для определения кислотно-щелочной среды раствора, т.к. оно меняет окраску в зависимости от концентрации ионов водорода Н+

Проверка домашнего задания.

Формулировка и мотивация темы: На занятии будут рассмотрены суть и механизмы различных типов реакций, протекающих в растворах, условия их протекания. Мы научимся составлять ионные уравнения этих реакций.

Соль гидрокарбонат натрия (то есть пищевая сода) при растворении в воде образует щелочной раствор, обладающий моющим действием. Это связано с процессом гидролиза, которому подвергаются в воде некоторые соли. На занятии мы узнаем механизм этого процесса и научимся предсказывать реакцию среды раствора той или иной соли.

Реакции в растворах электролитов

С точки зрения теории электролитической диссоциации реакции в растворах протекают между ионами.

Реакции обмена.

CuSO4+2KOH=Cu(OH)2↓+K2SO4

Запишем вещества так, как они находятся в растворе (воспользуемся таблицей растворимости солей):

Cu2++ SO42+ +2K++2OH-= Cu(OH)2↓+ 2K++ SO42- полная ионная форма

Сокращаем одинаковые ионы в обеих частях уравнения:

Cu2++2OH- = Cu(OH)2↓ сокращенная ионная форма

В соответствии с теорией электролитической диссоциации данная реакция в конечном результате сводится к образованию гидроксида меди из ионов Cu2+ и OH-. Ионы SO42+ и K+ участия в реакции не принимали (как были в растворе, так и остались).

К2СО3+2НNО3=2КNО3+СО2↑+Н2О

Запишем вещества так, как они находятся в растворе, при этом газообразные и твердые продукты реакции, а также вода записываются целиком, т.к. они не являются растворенными в воде ионами:

2К+ СО32-+2Н++2NО3-=2К++2NО3-+ СО2↑+ Н2О полная ионная форма

СО32-+2Н+= СО2↑+ Н2О сокращенная ионная форма.

Данная реакция сводится к образованию из ионов СО32- и Н+ углекислого газа и воды.

Вывод: Условиями необратимости протекания реакции обмена в растворе являются:

- выпадение осадка;

- выделение газообразного продукта реакции;

- образование малодиссоциированного вещества – Н2О.

Окислительно-восстановительные реакции в растворах.

Ионные уравнения окислительно-восстановительных реакций в растворах составляются аналогично. Только нужно обязательно учитывать заряды ионов.

6FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4=3Fe2 (SO4)3+Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O

Для составления полного ионного уравнения воспользуемся таблицей растворимости солей.

6Fe2++6SO42-+2K++ Cr2O72-+14H++7SO42-=6Fe3++9SO42-+2Cr3++3SO42-+2K++ +SO42-+ H2O.

Сокращаем одинаковые ионы с одинаковыми зарядами:

6Fe2++ Cr2O72-+14H+= 6Fe3++2Cr3++ H2O.

С точки зрения ТЭД данная реакция сводится к окислению ионов Fe2+ до Fe3+ и к восстановлению ионов Cr2O72- до Cr3+. Остальные ионы в реакции не участвуют.

Гидролиз солей.

Гидролиз – это обменная реакция ионов соли с молекулами воды, в результате которой образуется слабый электролит. В зависимости от состава соли среда раствора может становиться кислой или щелочной. Это происходит из-за связывания ионов Н+ или ОН-.

а) Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой.

NaNO2 образована NaОН (сильным основанием) и НNO2 (слабой кислотой)

В растворе: NaNO2 ↔ Na++ NO2-

Взаимодействие с водой: Na++ NO2-+НОН↔ Na++ НNO2+ОН- (щелочная среда)

Из-за того, что НNO2 – слабый электролит, эта кислота находится в растворе в основном в виде молекул. Поэтому ионы NO2-, освободившиеся из соли, тут же связываются с ионами Н+, отнимая их у молекул воды. При этом остается большое количество ионов ОН- (образуется щелочная среда).

При гидролизе соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, в растворе получается щелочная среда.

б) Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой.

CuCl2 образована Cu(ОН)2 (слабым основанием) и НCl (сильной кислотой).

В растворе: CuCl2 ↔ Cu2+ + 2Cl-

Взаимодействие с водой: Cu2+ + 2Cl- +2НОН ↔ Cu(ОН)2 + 2Cl- + 2Н+ (кислая среда)

Из-за того, что Cu(ОН)2 – слабый электролит, это основание находится в растворе в основном в виде молекул. Поэтому ионы Cu2+, освободившиеся из соли, тут же связываются с ионами ОН-, отнимая их у молекул воды. При этом остается большое количество ионов Н+ (образуется кислая среда).

При гидролизе соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, в растворе получается кислая среда.

В случаях а) и б) реакции гидролиз сильно обратимы.

в) Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой.

Al2S3 образована Al(ОН)3 (слабое основание) и Н2S (слабая кислота).

В растворе: Al2S3 ↔ 2Al3+ + 3S2-

Взаимодействие с водой: 2Al3+ + 3S2- + 6НОН → 2Al(ОН)3↓ + 3Н2S↑.

При гидролизе соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой, среда не меняется, а реакция протекает до конца (оба продукта выводятся из зоны реакции и не взаимодействуют между собой).

г) Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (NaCl, KNO3) Такие соли гидролизу не подвергаются, т.к. после их диссоциации слабые электролиты не образуются. Среда раствора не меняется.

Теоретические вопросы:

1. Перечислите условия необратимости протекания обменной химической реакции в растворе.

2. Объясните, как пользоваться таблицей растворимости солей.

Практические задания с контролем у доски:

1.Составьте полные ионные и сокращенные ионные уравнения для предложенных реакций; какой справочной информацией вы пользовались при выполнении задания? Какие из этих реакций относятся к окислительно-восстановительным?

а) NaOH+HCl=NaCl+H2O

Ответ: Пользуясь таблицей растворимости солей, запишем полное ионное уравнение реакции: Na+ + ОН-+ + Cl- = Na+ + Cl- + H2O, сократим одинаковые ионы в обеих частях уравнения и получим сокращенное ионное уравнение: ОН- + Н+ = H2O

б) 2KCl+Na2SO4=K2SO4+2NaCl

Ответ: Пользуясь таблицей растворимости солей, запишем полное ионное уравнение реакции: 2K+ + 2Cl- + 2Na+ + SO42- = 2K+ + SO42- + 2Cl- + 2Na+. Сократятся все ионы – с точки зрения теории электролитической диссоциации, никакой процесс протекать не будет.

в) 10KJ+2KMnO4+8H2SO4=2MnSO4+5J2+6 K2SO4+8H2O

Ответ: Данная реакция относится к окислительно- восстановительным. Расставим степени окисления элементов:

10K+J- +2K+Mn+7O4-2 +8H2+S+6O4-2=2Mn+2S+6O4-2 +5J20 +6K2+ S+6O4-2 +8H2+O-2

Пользуясь таблицей растворимости солей, запишем полное ионное уравнение реакции:

10K+ +10J- +2K++MnO4- +16Н+ +8SO42- = 2Mn+2 + 2SO42- +5J20 +12К+ + 6SO42- +8H2O

Сократим одинаковые ионы, получим: 10J- + MnO4- + 16Н+ = 5J20 + 2Mn+2 + 8H2O. Согласно теории электролитической диссоциации реакция сводится к процессу окисления иодид-ионов перманганат-ионом в кислой среде.

2. Составьте уравнения реакций гидролиза солей, укажите реакцию среды в каждом случае.

а) KClO

Ответ: Соль KClO образована сильным основанием КОН и слабой кислотой НClO. В воде соль диссоциирует: НClO ↔ К+ + ClO-

Взаимодействие с водой: К+ + ClO- + НОН ↔ НClO+ К+ + ОН- щелочная среда.

б) Na2SiO3

Ответ: Соль Na2SiO3 образована сильным основанием NaОН и слабой кислотой Н2SiO3. В воде соль диссоциирует: Na2SiO3 ↔ 2Na+ + SiO32-

Взаимодействие с водой: 2Na+ + SiO32- + 2НОН ↔ Н2SiO3 + 2Na+ +2ОН- щелочная среда.

в) Zn(NO3)2.

Ответ: соль образована слабым основанием Zn(ОН)2 и сильной кислотой НNO3. В воде соль диссоциирует: Zn(NO3)2 ↔ Zn2+ + 2NO3-.

Взаимодействие с водой: Zn2+ + 2NO3- + 2НОН ↔ Zn(ОН)2 + 2NO3-+ 2Н+ кислая среда.

Домашнее задание:

1.Составьте полное и сокращенное ионное уравнение для реакции:

Fe+6HNO3 = Fe(NO3)3+3NO2+3H2O.

Ответ:

Fe+6HNO3 = Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O.

Fe+6H+ + 6NO3- = Fe3+ + 3NO3- +3NO2↑+3H2O

Сократим по три иона NO3- в левой и правой частях уравнения:

Fe+6H+ + 3NO3- = Fe3+ + 3NO2↑+3H2O

Реакция сводится к процессу окисления железа нитрат–ионом в кислой среде.

2.Составьте уравнение реакции гидролиза соли Fe(NO3)3. Укажите реакцию среды.

Ответ: эта соль образована сильной кислотой HNO3 и слабым основанием Fe(ОН)3.

В воде соль диссоциирует: Fe(NO3)3 ↔ Fe3++ 3 NO3-

Взаимодействие с водой:

Fe3++ 3 NO3- + 3НОН↔ Fe(ОН)3 + 3 NO3- +3H+ кислая среда

В результате гидролиза образуется слабый малодиссоциированный электролит Fe(ОН)3 (при этом ионы Fe3+ забирают у молекул воды ионы

ОН-). Оставшиеся в растворе ионы Н+ создают кислую среду.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-09-06 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: