Задание С1. Особенности, советы, рекомендации.
Часть С в экзаменационной работе по химии начинается с задания С1, которое предполагает составление окислительно-восстановительной реакции (содержащей уже часть реагентов и продуктов). Оно сформулировано таким образом:
С1. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Определите окислитель и восстановитель.
Часто абитуриенты уверены, что уж это задание не требует особой подготовки. Однако опыт показывает, что оно содержит подводные камни, которые мешают получить за него полный балл.
Давайте разберёмся, как действовать при подготовке к решению заданий этого типа, на что обратить внимание.
Теоретические сведения.
Перманганат калия как окислитель.
| KMnO4 + восстановители → | ||
| в кислой среде Mn+2 | в нейтральной среде Mn+4 | в щелочной среде Mn+6 |
| (соль той кислоты, которая участвует в реакции) MnSO4, MnCl2 | MnO2↓ | Манганат (K2MnO4 или KNaMnO4, Na2MnO4) - |
Дихромат и хромат как окислители.
| K2Cr2O7 (кислая и нейтральная среда), K2CrO4 (щелочная среда) + восстановители → всегда получается Cr+3 | ||
| кислая среда | нейтральная среда | щелочная среда |
| Соли тех кислот, которые участвуют в реакции: CrCl3, Cr2(SO4)3 | Cr(OH)3 | K3[Cr(OH)6] в растворе, K3CrO3 или KCrO2 в расплаве |
Повышение степеней окисления хрома и марганца.
| Cr+3 + очень сильные окислители → Cr+6 (всегда независимо от среды!) | ||
| Cr2O3, Cr(OH)3, соли, гидроксокомплексы | + очень сильные окислители: а)KNO3, кислородсодержащие соли хлора (в щелочном расплаве) б) Cl2, Br2, H2O2 (в щелочном растворе) | Щелочная среда: образуется хромат K2CrO4 |
| Cr(OH)3, соли | + очень сильные окислители в кислой среде (HNO3 или CH3COOH): PbO2, KBiO3 | Кислая среда: образуется дихромат K2Cr2O7 или дихромовая кислота H2Cr2O7 |
| Mn+2,+4 — оксид, гидроксид, соли | + очень сильные окислители: KNO3, кислородсодержащие соли хлора (в расплаве) | Щелочная среда: Mn+6 K2MnO4 — манганат |
| Mn+2 — соли | + очень сильные окислители в кислой среде (HNO3 или CH3COOH): PbO2, KBiO3 | Кислая среда: Mn+7 KMnO4 — перманганат HMnO4 — марганцевая кислота |
Азотная кислота с металлами.
— не выделяется водород, образуются продукты восстановления азота.
| Чем активнее металл и чем меньше концентрация кислоты, тем дальше восстанавливается азот | ||||
| NO2 | NO | N2O | N2 | NH4NO3 |
| Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота Неметаллы + конц. кислота | Неактивные металлы (правее железа) + разб. кислота | Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + конц. кислота | Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + кислота среднего разбавления | Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + очень разб. кислота |
| Пассивация: с холодной концентрированной азотной кислотой не реагируют: Al, Cr, Fe, Be, Co. | ||||
| Не реагируют с азотной кислотой ни при какой концентрации: Au, Pt, Pd. |
Серная кислота с металлами.
— разбавленная серная кислота реагирует как обычная минеральная кислота с металлами левее Н в ряду напряжений, при этом выделяется водород;
— при реакции с металлами концентрированной серной кислоты не выделяется водород, образуются продукты восстановления серы.
| SO2 | S | H2S | H2 |
| Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота Неметаллы + конц. кислота | Щелочноземельные металлы + конц. кислота | Щелочные металлы и цинк + концентрированная кислота. | Разбавленная серная кислота ведет себя как обычная минеральная кислота (например, соляная) |
| Пассивация: с холодной концентрированной серной кислотой не реагируют: Al, Cr, Fe, Be, Co. | |||
| Не реагируют с серной кислотой ни при какой концентрации: Au, Pt, Pd. |
Диспропорционирование.
Реакции диспропорционирования — это реакции, в которых один и тот же элемент является и окислителем, и восстановителем, одновременно и повышая, и понижая свою степень окисления:
| 3Сl2 + 6KOH | t° | 5KCl + KClO3 + 3H2O |
| → |
Диспропорционирование неметаллов — серы, фосфора, галогенов (кроме фтора).
| Сера + щёлочь → 2 соли, сульфид и сульфит металла (реакция идёт при кипячении) | S0 → S−2 и S+4 |
| Фосфор + щелочь →фосфин РН3 и соль гипофосфит КН2РО2 (реакция идёт при кипячении) | Р0 →Р−3 и Р+1 |
| Хлор, бром, иод + вода (без нагревания) → 2 кислоты, HCl, HClO Хлор, бром, иод + щелочь (без нагревания) → 2 соли, КCl и КClO и вода | Cl20 → Cl− и Cl+ |
| Бром, иод + вода (при нагревании)→ 2 кислоты, HBr, HBrO3 Хлор, бром, иод + щелочь (при нагревании)→ 2 соли, КCl и КClO3 и вода | Cl20 → Cl− и Cl+5 |
Диспропорционирование оксида азота (IV) и солей.
| NO2 + вода → 2 кислоты, азотная и азотистая NO2 + щелочь → 2 соли, нитрат и нитрит | N+4 → N+3 и N+5 | ||||
| S+4 → S−2 и S+6 | ||||
| Cl+5 → Cl− и Cl+7 |
Активность металлов и неметаллов.
Для анализа активности металлов используют либо электрохимический ряд напряжений металлов, либо их положение в Периодической таблице. Чем активнее металл, тем легче он будет отдавать электроны и тем более хорошим восстановителем он будет в окислительно-восстановительных реакциях.