л)
(в реагенте одновременно окисляются атомы первого слева и восстанавливаются атомы второго слева элементов: FeII > FeIII и NV > NIV, расчет ведут на число этих атомов в формуле реагента и алгебраически суммируют число электронов);
м)
(коэффициент для HNO3 находят суммированием числа атомов N в правой части уравнения);
н)
(в растворе Zn – восстановитель, H2O – окислитель; в молекуле воды восстанавливается один атом водорода из двух: НIОН – Н0);
(в расплаве восстанавливается атом водорода из гидроксид-иона [ОНI]- > Н0).
14.3. Ряд напряжений металлов
В ряду напряжений металлов стрелка отвечает уменьшению восстановительной способности металлов и увеличению окислительной способности их катионов в водном растворе (кислотная среда):
Ряд напряжений позволяет установить:
1) будет ли протекать реакция между металлом и водой; металлы, стоящие в ряду левее Mg, т. е. Li, К, Ва, Са и Na, реагируют с водой по уравнениям:
остальные металлы в обычных условиях не реагируют с водой;
2) будет ли протекать реакция с выделением Н2 между металлом и кислотой, которая является окислителем за счет катионов Н+, такими как НCl и H2SO4 (разб.).
С НCl (разб.) и H2SO4 (разб.) реагируют почти все металлы, стоящие левее водорода, например:
Исключения: металлы Ti и Sn реагируют только с НCl (конц.):
и не реагируют с H2SO4 (разб.). Металл Pb, восстановительная активность которого почти равна таковой для водорода, не реагирует с НCl (разб., конц.) и H2SO4 (разб.).
Металлы, стоящие в ряду напряжений правее водорода – Cu, Hg, Ag, Pt и Au, в принципе не вступают во взаимодействие с НCl и H2SO4 (разб.) и не вытесняют из них водорода.
Внимание! Из распространенных кислот в реакции с вытеснением водорода не вступают азотная кислота HNO3 (ни концентрированная, ни разбавленная) и серная кислота H2SO4 (конц.);
3) будет ли протекать реакция замещения между металлом и солью другого металла в ее растворе; чем левее находится металл в ряду напряжений, тем легче он переходит в состояние катиона и восстанавливает все металлы, стоящие справа от него (положение металлов относительно водорода не имеет значения). Так, Fe вытесняет металлы Cd – Au (по ряду слева направо) из растворов их солей.
Примеры:
а)
б)
в)
В этих реакциях не используют металлы Li – Na (левая часть ряда), которые будут реагировать не с солями других металлов в растворе, а с водой.
14.4. Электролиз расплава и раствора
Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через
На отрицательно заряженном электроде —
Примеры
а)
б)
В зависимости от инертного электролита электролиз проводится в нейтральной, кислотной или щелочной среде (например, в присутствии K2SO4, H2SO4 или КОН).
При выборе инертного электролита необходимо учесть, что никогда не восстанавливаются на катоде в водном растворе катионы металлов, являющихся типичными восстановителями (например, Li+, К+, Са2+, Na+, Mg2+, Al3+), и никогда не окисляется на аноде кислород О-II анионов оксокислот с элементом в высшей степени окисления (например, ClO4-, SO42-, NO3-, РО43-, CO32-); вместо них окисляется вода.
Примеры
а)
(на аноде окисляются анионы Cl-, а не кислород О-II молекул Н2O, так как электроотрицательность хлора меньше, чем у кислорода, и следовательно, хлор отдает электроны легче, чем кислород);
б)
(на катоде восстанавливаются катионы Cu2+, а не водород НI молекул Н2O, так как медь стоит правее водорода в ряду напряжений, т. е. легче принимает электроны, чем НI в воде; подробнее см. 5.3).
Подчеркнем еще раз, что электролиз – это окислительно-восстановительная реакция, которая протекает под действием и при участии электрического тока. Уравнения электрохимических реакций отражают те процессы, которые без помощи электрического тока протекать не могут.
1. В уравнении реакции
CuS + HNO3 (конц.) > CuSO4 + NO2^ +… коэффициент у формулы окислителя равен
1) 1
2) 4
3) 8
4) 11
2. В уравнении реакции
К2Cr2O7 + НCl > CrCl3 + Cl2^ +… коэффициент у формулы восстановителя – это
1) 14
2) 10
3) 6
