Buku tugas kimia umum dan anorganik
2.2. Reaksi redoks
Lihat tugas >>>Bagian teoretis
Reaksi redoks termasuk reaksi kimia yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi unsur. Dalam persamaan reaksi tersebut, pemilihan koefisien dilakukan dengan menyusun keseimbangan elektronik. Metode pemilihan koefisien menggunakan keseimbangan elektronik terdiri dari langkah-langkah berikut:
a) tuliskan rumus reaktan dan produk, kemudian temukan unsur-unsur yang menaikkan dan menurunkan bilangan oksidasinya, dan menuliskannya secara terpisah:
MnCO3 + KClO3 ® MnO2+ KCl + CO2
Cl V¼ = Cl - Saya
MnII¼ = MnIV
b) menyusun persamaan setengah reaksi reduksi dan oksidasi, dengan memperhatikan hukum kekekalan jumlah atom dan muatan pada setiap setengah reaksi:
setengah reaksi pemulihan Cl V + 6 e - = Cl - Saya
setengah reaksi oksidasi MnII- 2 e - = MnIV
c) memilih faktor tambahan untuk persamaan setengah reaksi sehingga hukum kekekalan muatan terpenuhi untuk reaksi secara keseluruhan, di mana jumlah elektron yang diterima dalam setengah reaksi reduksi dibuat sama dengan jumlah elektron yang disumbangkan ke setengah reaksi oksidasi:
Cl V + 6 e - = Cl - saya 1
MnII- 2 e - = Mn IV 3
d) turunkan (menurut faktor yang ditemukan) koefisien stoikiometrik dalam skema reaksi (koefisien 1 dihilangkan):
3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MNO 2 + KCl+ CO2
d) samakan jumlah atom dari unsur-unsur yang tidak mengubah keadaan oksidasinya selama reaksi (jika ada dua unsur seperti itu, maka cukup untuk menyamakan jumlah atom salah satunya, dan periksa yang kedua ). Dapatkan persamaan reaksi kimianya:
3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MNO 2 + KCl+ 3CO2
Contoh 3. Koefisien Fit dalam Persamaan Redoks
Fe 2 O 3 + CO ® Fe + CO2
Keputusan
Fe 2 O 3 + 3 CO \u003d 2 Fe + 3 CO 2
FeIII + 3 e - = Fe 0 2
CII - 2 e - = C IV 3
Dengan oksidasi simultan (atau reduksi) atom dari dua elemen dari satu zat, perhitungan dilakukan untuk satu unit rumus zat ini.
Contoh 4 Koefisien Fit dalam Persamaan Redoks
Fe(S ) 2 + O 2 = Fe 2 O 3 + SO 2
Keputusan
4 Fe(S ) 2 + 11 O 2 = 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2
FeII- e - = FeIII
- 11 e - 4
2S - Saya - 10 e - = 2SIV
O2 0 + 4 e - = 2O - II + 4 e - 11
Dalam contoh 3 dan 4, fungsi zat pengoksidasi dan pereduksi dibagi antara zat yang berbeda, Fe2O3 dan O2 - oksidator, CO dan Fe(S)2 - agen pereduksi; reaksi seperti itu adalah antarmolekul reaksi redoks.
Kapan intramolekul oksidasi-reduksi, ketika dalam zat yang sama atom dari satu unsur dioksidasi, dan atom dari unsur lain direduksi, perhitungan dilakukan per satu unit rumus zat.
Contoh 5 Temukan koefisien dalam persamaan reaksi redoks
(NH 4) 2 CrO 4 ® Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O + NH 3
Keputusan
2 (NH 4) 2 CrO 4 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 +5 H 2 O + 2 NH 3
Cr VI + 3 e - = Cr III 2
2N - AKU AKU AKU - 6 e - = N 2 0 1
Untuk reaksi dismutasi (disproporsionasi, autooksidasi- penyembuhan diri sendiri), di mana atom-atom dari unsur yang sama dalam reagen dioksidasi dan dikurangi, faktor-faktor tambahan diletakkan terlebih dahulu di sisi kanan persamaan, dan kemudian koefisien untuk reagen ditemukan.
Contoh 6. Koefisien Fit dalam Persamaan Reaksi Dismutasi
H2O2 ® H2O + O2
Keputusan
2 H 2 O 2 \u003d 2 H 2 O + O 2
HAI - saya + e - =O - II 2
2O - Saya - 2 e - = O2 0 1
Untuk reaksi komutasi ( sinproporsi), di mana atom-atom dari unsur yang sama dari pereaksi yang berbeda, sebagai akibat dari oksidasi dan reduksinya, menerima keadaan oksidasi yang sama, faktor-faktor tambahan diletakkan terlebih dahulu di sisi kiri persamaan.
Contoh 7 Pilih koefisien dalam persamaan reaksi pergantian:
H 2 S + SO 2 \u003d S + H 2 O
Keputusan
2 H 2 S + SO 2 \u003d 3 S + 2H 2 O
S - II - 2 e - = S 0 2
SIV+4 e - = S 0 1
Untuk memilih koefisien dalam persamaan reaksi redoks yang terjadi dalam larutan berair dengan partisipasi ion, metode yang digunakan keseimbangan elektron-ion. Metode pemilihan koefisien menggunakan keseimbangan elektron-ion terdiri dari langkah-langkah berikut:
a) tuliskan rumus pereaksi dari reaksi redoks ini!
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + H 2 S
dan tentukan fungsi kimia masing-masingnya (di sini K2Cr2O7 - zat pengoksidasi, H 2 SO 4 - media reaksi asam, H 2 S - zat pereduksi);
b) tuliskan (baris berikutnya) rumus pereaksi dalam bentuk ionik, yang menunjukkan hanya ion (untuk elektrolit kuat), molekul (untuk elektrolit lemah dan gas), dan satuan rumus (untuk zat padat) yang akan ambil bagian dalam reaksi sebagai oksidator ( Cr2O72 - ), lingkungan ( H+- lebih tepatnya, kation oksonium H3O+ ) dan zat pereduksi ( H2S):
Cr2O72 - + H + + H 2 S
c) menentukan rumus tereduksi dari zat pengoksidasi dan bentuk teroksidasi dari zat pereduksi, yang harus diketahui atau ditentukan (misalnya, di sini ion dikromat melewati kation kromium ( III), dan hidrogen sulfida - menjadi belerang); data ini dicatat pada dua baris berikutnya, persamaan setengah reaksi reduksi dan oksidasi dikompilasi, dan faktor tambahan dipilih untuk persamaan setengah reaksi:
setengah reaksi reduksi Cr 2 O 7 2 - + 14 J + + 6 e - \u003d 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 1
setengah reaksi Oksidasi H2S - 2 e - = S(t) + 2H + 3
d) dengan menjumlahkan persamaan setengah reaksi, mereka menyusun persamaan ionik dari reaksi ini, yaitu. entri suplemen (b):
Cr2O72 - + 8 H + + 3 H 2 S = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O + 3 S ( t )
d) berdasarkan persamaan ion, buat persamaan molekuler dari reaksi ini, yaitu melengkapi entri (a), dan rumus kation dan anion yang tidak ada dalam persamaan ionik dikelompokkan ke dalam rumus produk tambahan ( K2SO4):
K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3H 2 S \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O + 3S ( m) + K2SO4
f) periksa koefisien yang dipilih dengan jumlah atom unsur di bagian kiri dan kanan persamaan (biasanya cukup untuk memeriksa hanya jumlah atom oksigen).
teroksidasidan pulih bentuk oksidator dan reduktor sering berbeda dalam kandungan oksigen (bandingkan Cr2O72 - dan Cr3+ ). Oleh karena itu, ketika menyusun persamaan setengah reaksi menggunakan metode keseimbangan ion elektron, termasuk pasangan H + / H 2 O (untuk lingkungan asam) dan OH - / H 2 O (untuk lingkungan basa). Jika selama transisi dari satu bentuk ke bentuk lain, bentuk aslinya (biasanya - teroksidasi) kehilangan ion oksidanya (ditunjukkan di bawah dalam tanda kurung siku), maka yang terakhir, karena mereka tidak ada dalam bentuk bebas, harus dikombinasikan dengan kation hidrogen dalam lingkungan asam, dan dalam lingkungan basa - dengan molekul air, yang mengarah pada pembentukan molekul air (dalam lingkungan asam) dan ion hidroksida (dalam lingkungan basa):
lingkungan asam[ O2 - ] + 2 H + = H 2 O
lingkungan basa [ O 2 - ] + H 2 O \u003d 2 OH -
Kurangnya ion oksida dalam bentuk aslinya (lebih sering)- dikurangi) dibandingkan dengan bentuk akhir dikompensasi dengan penambahan molekul air (dalam media asam) atau ion hidroksida (dalam media basa):
lingkungan asam H 2 O \u003d [ O 2 - ] + 2 H +
lingkungan basa2 OH - = [O2 - ] + H2O
Contoh 8 Pilih koefisien menggunakan metode keseimbangan elektron-ion dalam persamaan reaksi redoks:
® MnSO4 + H2O + Na2SO4 + ¼
Keputusan
2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 + 5 Na 2 SO 3 \u003d
2 MnSO 4 + 3 H 2 O + 5 Na 2 SO 4 + + K 2 SO 4
2 MnO 4 - + 6 H + + 5 SO 3 2 - = 2 Mn 2+ + 3 H 2 O + 5 SO 4 2 -
MnO4 - + 8H + + 5 e - = Mn2+ + 4H2O2
JADI 3 2 - + H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 5
Contoh 9. Pilih koefisien menggunakan metode keseimbangan elektron-ion dalam persamaan reaksi redoks:
Na 2 SO 3 + KOH + KMnO 4 ® Na 2 SO 4 + H 2 O + K 2 MnO 4
Keputusan
Na 2 SO 3 + 2 KOH + 2 KMnO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + 2 K 2 MnO 4
JADI 3 2 - + 2OH - + 2 MnO 4 - = SO 4 2 - + H 2 O + 2 MnO 4 2 -
MnO4 - + 1 e - = MnO 4 2 - 2
JADI 3 2 - + 2OH - - 2 e - = SO 4 2 - + H2O1
Jika ion permanganat digunakan sebagai oksidator dalam suasana asam lemah, maka persamaan setengah reaksi reduksi adalah:
MnO4 - + 4 H + + 3 e - = M NO2( m) + 2 H 2 O
dan jika dalam media basa lemah, maka
MNO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = M NO2( m) + 4 OH -
Seringkali, media yang bersifat asam lemah dan basa lemah disebut netral, sementara hanya molekul air yang dimasukkan ke dalam persamaan setengah reaksi di sebelah kiri. Dalam hal ini, ketika menyusun persamaan, seseorang harus (setelah memilih faktor tambahan) menulis persamaan tambahan yang mencerminkan pembentukan air dari ion H + dan OH - .
Contoh 10. Pilih koefisien dalam persamaan untuk reaksi yang berlangsung dalam medium netral:
KMnO 4 + H 2 O + Na 2 SO 3 ® M N HAI 2( t) + Na2SO4 ¼
Keputusan
2 KMnO 4 + H 2 O + 3 Na 2 SO 3 \u003d 2 M NO2( t) + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH
MnO4 - + H 2 O + 3 SO 3 2 - = 2 M NO2( m) + 3 SO 4 2 - + 2 OH -
MNO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = M NO2( m) + 4 OH -
JADI 3 2 - + H2O - 2 e - = SO 4 2 - +2H+
8OH - + 6 H + = 6 H 2 O + 2 OH -
Jadi, jika reaksi pada contoh 10 dilakukan hanya dengan mengalirkan larutan berair kalium permanganat dan natrium sulfit, maka reaksi berlangsung dalam lingkungan netral bersyarat (dan kenyataannya, dalam lingkungan yang sedikit basa) karena pembentukan kalium hidroksida. Jika larutan kalium permanganat sedikit diasamkan, maka reaksi akan berlangsung dalam medium asam lemah (netral bersyarat).
Contoh 11. Pilih koefisien dalam persamaan untuk reaksi yang berlangsung di lingkungan asam lemah:
KMnO 4 + H 2 SO 4 + Na 2 SO 3 ® M N HAI 2( t) + H 2 O + Na 2 SO 4 + ¼
Keputusan
2KMnO 4 + H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 \u003d 2Mn O2( t ) + H 2 O + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4
2 MnO 4 - + 2 H + + 3 SO 3 2 - = 2 M NO2( t) + H 2 O + 3 SO 4 2 -
MnO4 - +4H + + 3 e - = M N O 2( t ) + 2 H 2 O2
JADI 3 2 - + H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 3
Bentuk keberadaan zat pengoksidasi dan zat pereduksi sebelum dan sesudah reaksi, yaitu. bentuk teroksidasi dan tereduksi disebut pasangan redoks. Jadi, diketahui dari praktik kimia (dan ini perlu diingat) bahwa ion permanganat dalam media asam membentuk kation mangan ( II ) (pasangan MNO 4 - + H + / M N 2+ + H2O ), dalam media basa lemah- mangan(IV) oksida (pasangan MNO 4 - +H+ ¤ M N O 2 (t) + H 2 O atau MNO 4 - + H 2 O = M N O2(t) + OH - ). Komposisi bentuk teroksidasi dan tereduksi ditentukan, oleh karena itu, oleh sifat kimia unsur tertentu dalam berbagai keadaan oksidasi, mis. stabilitas bentuk spesifik yang tidak sama dalam berbagai media larutan berair. Semua pasangan redoks yang digunakan dalam bagian ini diberikan dalam masalah 2.15 dan 2.16.
18. Reaksi redoks (lanjutan 1)
18.5. Hidrogen peroksida OVR
Dalam molekul hidrogen peroksida H 2 O 2, atom oksigen berada dalam keadaan oksidasi –I. Ini adalah keadaan oksidasi menengah dan bukan yang paling stabil dari atom unsur ini, jadi hidrogen peroksida menunjukkan sifat pengoksidasi dan pereduksi.
Aktivitas redoks zat ini tergantung pada konsentrasi. Dalam larutan yang umum digunakan dengan fraksi massa 20%, hidrogen peroksida adalah zat pengoksidasi yang agak kuat; dalam larutan encer, aktivitas pengoksidasinya menurun. Sifat pereduksi hidrogen peroksida kurang khas daripada sifat pengoksidasi dan juga tergantung pada konsentrasi.
Hidrogen peroksida adalah asam yang sangat lemah (lihat Lampiran 13), oleh karena itu, dalam larutan yang sangat basa, molekulnya diubah menjadi ion hidroperoksida.
Tergantung pada reaksi medium dan pada apakah zat pengoksidasi atau pereduksi adalah hidrogen peroksida dalam reaksi ini, produk dari interaksi redoks akan berbeda. Persamaan setengah reaksi untuk semua kasus ini diberikan pada Tabel 1.
Tabel 1
Persamaan setengah reaksi redoks H 2 O 2 dalam larutan
Reaksi lingkungan |
Pengoksidasi H2O2 |
zat pereduksi H2O2 |
| AC id | ||
| Netral | H 2 O 2 + 2e - \u003d 2OH | H 2 O 2 + 2H 2 O - 2e - \u003d O 2 + 2H 3 O |
| basa | HO 2 + H 2 O + 2e - \u003d 3OH |
Mari kita perhatikan contoh OVR yang melibatkan hidrogen peroksida.
Contoh 1. Tulis persamaan reaksi yang terjadi jika larutan kalium iodida ditambahkan ke dalam larutan hidrogen peroksida yang diasamkan dengan asam sulfat.
| 1 | H 2 O 2 + 2H 3 O + 2e - = 4H 2 O |
| 1 | 2I – 2e – = I 2 |
H 2 O 2 + 2H 3 O + 2I \u003d 4H 2 O + I 2
H 2 O 2 + H 2 SO 4 + 2KI \u003d 2H 2 O + I 2 + K 2 SO 4
Contoh 2. Tulis persamaan reaksi antara kalium permanganat dan hidrogen peroksida dalam larutan berair yang diasamkan dengan asam sulfat.
| 2 | MnO 4 + 8H 3 O + 5e - \u003d Mn 2 + 12H 2 O |
| 5 | H 2 O 2 + 2H 2 O - 2e - \u003d O 2 + 2H 3 O |
2MnO 4 + 6H 3 O+ + 5H 2 O 2 = 2Mn 2 + 14H 2 O + 5O 2
2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 O 2 = 2MnSO 4 + 8H 2 O + 5O 2 + K 2 SO 4
Contoh 3 Tulis persamaan untuk reaksi hidrogen peroksida dengan natrium iodida dalam larutan dengan adanya natrium hidroksida.
| 3 | 6 | HO 2 + H 2 O + 2e - \u003d 3OH |
| 1 | 2 | I + 6OH - 6e - \u003d IO 3 + 3H 2 O |
3HO2 + I = 3OH + IO3
3NaHO2 + NaI = 3NaOH + NaIO3
Tanpa memperhitungkan reaksi netralisasi antara natrium hidroksida dan hidrogen peroksida, persamaan ini sering ditulis sebagai berikut:
3H 2 O 2 + NaI \u003d 3H 2 O + NaIO 3 (dengan adanya NaOH)
Persamaan yang sama akan diperoleh jika pembentukan ion hidroperoksida tidak segera diperhitungkan (pada tahap penyusunan neraca).
Contoh 4. Tulis persamaan reaksi yang terjadi jika timbal dioksida ditambahkan ke dalam larutan hidrogen peroksida dengan adanya kalium hidroksida.
Timbal dioksida PbO 2 adalah zat pengoksidasi yang sangat kuat, terutama dalam lingkungan asam. Pulih dalam kondisi ini, membentuk ion Pb2. Dalam lingkungan basa, ketika PbO 2 direduksi, ion terbentuk.
| 1 | PbO 2 + 2H 2 O + 2e - = + OH |
| 1 | HO 2 + OH - 2e - \u003d O 2 + H 2 O |
PbO 2 + H 2 O + HO 2 \u003d + O 2
Tanpa memperhitungkan pembentukan ion hidroperoksida, persamaannya ditulis sebagai berikut:
PbO 2 + H 2 O 2 + OH = + O 2 + 2H 2 O
Jika, menurut kondisi penugasan, larutan hidrogen peroksida yang ditambahkan bersifat basa, maka persamaan molekul harus ditulis sebagai berikut:
PbO 2 + H 2 O + KHO 2 \u003d K + O 2
Jika larutan netral hidrogen peroksida ditambahkan ke campuran reaksi yang mengandung alkali, maka persamaan molekul dapat ditulis tanpa memperhitungkan pembentukan kalium hidroperoksida:
PbO 2 + KOH + H 2 O 2 \u003d K + O 2
18.6. Dismutasi OVR dan OVR intramolekul
Diantara reaksi redoks adalah reaksi dismutasi (disproporsionasi, self-oxidation-self-healing).
Contoh reaksi dismutasi yang Anda ketahui adalah reaksi klorin dengan air:
Cl2 + H2O HCl + HClO
Dalam reaksi ini, setengah dari atom klorin(0) dioksidasi menjadi keadaan oksidasi +I, dan setengah lainnya direduksi menjadi keadaan oksidasi –I:
Mari kita gunakan metode keseimbangan elektron-ion untuk menyusun persamaan reaksi serupa yang terjadi ketika klorin dilewatkan melalui larutan alkali dingin, misalnya, KOH:
| 1 | Cl 2 + 2e - \u003d 2Cl |
| 1 | Cl 2 + 4OH - 2e - \u003d 2ClO + 2H 2 O |
2Cl 2 + 4OH = 2Cl + 2ClO + 2H 2 O
Semua koefisien dalam persamaan ini memiliki pembagi yang sama, maka:
Cl 2 + 2OH \u003d Cl + ClO + H 2 O
Cl 2 + 2KOH \u003d KCl + KClO + H 2 O
Dismutasi klorin dalam larutan panas berlangsung agak berbeda:
| 5 | Cl 2 + 2e - \u003d 2Cl | |
| 1 | Cl 2 + 12OH - 10e - \u003d 2ClO 3 + 6H 2 O |
3Cl 2 + 6OH = 5Cl + ClO 3 + 3H 2 O
3Cl 2 + 6KOH \u003d 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O
Yang sangat penting secara praktis adalah dismutasi nitrogen dioksida selama reaksinya dengan air ( sebuah) dan dengan larutan alkali ( b):
| sebuah) | NO 2 + 3H 2 O - e - \u003d NO 3 + 2H 3 O | NO 2 + 2OH - e - \u003d NO 3 + H 2 O | |||
| NO 2 + H 2 O + e - \u003d HNO 2 + OH | TIDAK 2 + e - \u003d TIDAK 2 | ||||
2NO 2 + 2H 2 O \u003d NO 3 + H 3 O + HNO 2 |
2NO 2 + 2OH \u003d NO 3 + NO 2 + H 2 O |
||||
2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 3 + HNO 2 |
2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O |
||||
Reaksi dismutasi terjadi tidak hanya dalam larutan, tetapi juga ketika padatan dipanaskan, misalnya kalium klorat:
4KClO 3 \u003d KCl + 3KClO 4
Contoh OVR intramolekul yang khas dan sangat efektif adalah reaksi dekomposisi termal amonium dikromat (NH 4) 2 Cr 2 O 7 . Dalam zat ini, atom nitrogen berada dalam keadaan oksidasi terendah (–III), dan atom kromium berada dalam keadaan oksidasi tertinggi (+VI). Pada suhu kamar, senyawa ini cukup stabil, tetapi ketika dipanaskan, ia terurai dengan cepat. Dalam hal ini, krom(VI) berubah menjadi krom(III), keadaan krom yang paling stabil, sedangkan nitrogen(–III) berubah menjadi nitrogen(0), juga keadaan paling stabil. Dengan mempertimbangkan jumlah atom dalam satuan rumus persamaan keseimbangan elektronik:
| 2Cr + VI + 6e – = 2Cr + III | |
| 2N -III - 6e - \u003d N 2, |
dan persamaan reaksi itu sendiri:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Contoh penting lain dari OVR intramolekul adalah dekomposisi termal kalium perklorat KClO 4 . Dalam reaksi ini, klorin(VII), seperti biasa, ketika bertindak sebagai zat pengoksidasi, masuk ke klorin(–I), oksigen pengoksidasi(–II) menjadi zat sederhana:
| 1 | Cl + VII + 8e – = Cl –I | |
| 2 | 2O -II - 4e - \u003d O 2 |
dan oleh karena itu persamaan reaksi
KClO 4 \u003d KCl + 2O 2
Demikian pula, kalium klorat KClO 3 terurai ketika dipanaskan, jika dekomposisi dilakukan dengan adanya katalis (MnO 2): 2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2
Dengan tidak adanya katalis, reaksi dismutasi berlangsung.
Kelompok OVR intramolekul juga mencakup reaksi dekomposisi termal nitrat.
Biasanya, proses yang terjadi ketika nitrat dipanaskan cukup kompleks, terutama dalam kasus hidrat kristalin. Jika molekul air tertahan lemah dalam hidrat kristalin, maka dengan pemanasan lemah, terjadi dehidrasi nitrat [misalnya, LiNO 3 . 3H 2 O dan Ca(NO 3) 2 4H 2 O didehidrasi menjadi LiNO 3 dan Ca(NO 3) 2 ], jika air terikat lebih kuat [seperti, misalnya, dalam Mg(NO 3) 2 . 6H 2 O dan Bi(NO 3) 3 . 5H 2 O], maka semacam reaksi "hidrolisis intramolekul" terjadi dengan pembentukan garam dasar - hidroksida nitrat, yang, pada pemanasan lebih lanjut, dapat berubah menjadi oksida nitrat ( dan (NO 3) 6 ), yang terakhir pada tingkat yang lebih tinggi suhu terurai menjadi oksida.
Nitrat anhidrat, ketika dipanaskan, dapat terurai menjadi nitrit (jika ada dan masih stabil pada suhu ini), dan nitrit dapat terurai menjadi oksida. Jika pemanasan dilakukan pada suhu yang cukup tinggi, atau oksida yang sesuai tidak stabil (Ag 2 O, HgO), maka logam (Cu, Cd, Ag, Hg) juga dapat menjadi produk dekomposisi termal.
Skema dekomposisi termal nitrat yang agak disederhanakan ditunjukkan pada gambar. 5.
Contoh transformasi berurutan yang terjadi ketika nitrat tertentu dipanaskan (suhu diberikan dalam derajat Celcius):
KNO 3 KNO 2 K 2 O;
Ca(NO3)2. 4H 2 O Ca(NO 3) 2 Ca(NO 2) 2 CaO;
Mg(NO3)2. 6H 2 O Mg(NO 3)(OH) MgO;
Cu(NO 3) 2 . 6H 2 O Cu(NO 3) 2 CuO Cu 2 O Cu;
Bi(NO3)3. 5H 2 O Bi(NO 3) 2 (OH) Bi(NO 3)(OH) 2 (NO 3) 6 Bi 2 O 3 .
Terlepas dari kerumitan proses yang sedang berlangsung, ketika menjawab pertanyaan tentang apa yang terjadi ketika nitrat anhidrat yang sesuai "dikalsinasi" (yaitu, pada suhu 400 - 500 o C), mereka biasanya dipandu oleh aturan yang sangat disederhanakan berikut:
1) nitrat dari logam paling aktif (dalam rangkaian tegangan - di sebelah kiri magnesium) terurai menjadi nitrit;
2) nitrat dari logam yang kurang aktif (dalam serangkaian tegangan - dari magnesium hingga tembaga) terurai menjadi oksida;
3) nitrat dari logam yang paling tidak aktif (di sebelah kanan tembaga dalam seri tegangan) terurai menjadi logam.
Saat menggunakan aturan ini, harus diingat bahwa dalam kondisi seperti itu
LiNO 3 terurai menjadi oksida,
Be (NO 3) 2 terurai menjadi oksida pada suhu yang lebih tinggi,
dari Ni (NO 3) 2, selain NiO, Ni (NO 2) 2 juga dapat diperoleh,
Mn(NO 3) 2 terurai menjadi Mn 2 O 3,
Fe(NO 3) 2 terurai menjadi Fe 2 O 3;
dari Hg (NO 3) 2, selain merkuri, oksidanya juga dapat diperoleh.
Pertimbangkan contoh khas reaksi yang terkait dengan ketiga jenis ini:
KNO3 KNO2 + O2
2KNO3 = 2KNO2 + O2 |
Zn(NO 3) 2 ZnO + NO 2 + O 2
2Zn(NO 3) 2 \u003d 2ZnO + 4NO 2 + O 2 |
AgNO3 Ag + NO2 + O2 18.7. Reaksi peralihan redoks Reaksi-reaksi ini dapat bersifat antarmolekul dan intramolekul. Misalnya, OVR intramolekul yang terjadi selama dekomposisi termal amonium nitrat dan nitrit termasuk dalam reaksi pergantian, karena tingkat oksidasi atom nitrogen disamakan di sini: NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2H 2 O (sekitar 200 o C) Pada suhu yang lebih tinggi (250 - 300 o C), amonium nitrat terurai menjadi N 2 dan NO, dan pada suhu yang lebih tinggi (di atas 300 o C) menjadi nitrogen dan oksigen, dalam kedua kasus tersebut terbentuk air. Contoh reaksi peralihan antarmolekul adalah reaksi yang terjadi ketika larutan panas kalium nitrit dan amonium klorida dituangkan: NH 4 + NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O NH 4 Cl + KNO 2 \u003d KCl + N 2 + 2H 2 O Jika reaksi serupa dilakukan dengan memanaskan campuran kristal amonium sulfat dan kalsium nitrat, maka, tergantung pada kondisinya, reaksi dapat berlangsung dengan cara yang berbeda: (NH 4) 2 SO 4 + Ca(NO 3) 2 = 2N 2 O + 4H 2 O + CaSO 4 (t< 250 o C) Yang pertama dan ketiga dari reaksi ini adalah reaksi pergantian, yang kedua adalah reaksi yang lebih kompleks, termasuk pergantian atom nitrogen dan oksidasi atom oksigen. Manakah dari reaksi yang akan berlangsung pada suhu di atas 250 o C tergantung pada rasio reagen. Reaksi peralihan yang mengarah pada pembentukan klorin terjadi ketika garam dari asam klorin yang mengandung oksigen diperlakukan dengan asam klorida, misalnya: 6HCl + KClO 3 \u003d KCl + 3Cl 2 + 3H 2 O Juga, dengan reaksi switching, belerang terbentuk dari gas hidrogen sulfida dan belerang dioksida: 2H 2 S + SO 2 \u003d 3S + 2H 2 O Pergantian OVR cukup banyak dan bervariasi - bahkan mencakup beberapa reaksi asam-basa, misalnya: NaH + H 2 O \u003d NaOH + H 2. Untuk menyusun persamaan pergantian OVR, baik elektron-ionik dan keseimbangan elektronik digunakan, tergantung pada apakah reaksi yang diberikan terjadi dalam larutan atau tidak. 18.8. Elektrolisa Dalam mempelajari Bab IX, Anda berkenalan dengan elektrolisis lelehan berbagai zat. Karena ion bergerak juga ada dalam larutan, larutan berbagai elektrolit juga dapat dikenai elektrolisis. Baik dalam elektrolisis lelehan maupun dalam elektrolisis larutan, biasanya digunakan elektroda yang terbuat dari bahan yang tidak bereaksi (grafit, platina, dll.), tetapi terkadang elektrolisis juga dilakukan dengan anoda "larut". Anoda "larut" digunakan dalam kasus-kasus ketika perlu untuk mendapatkan koneksi elektrokimia dari elemen dari mana anoda dibuat. Selama elektrolisis, sangat penting bahwa ruang anoda dan katoda dipisahkan, atau elektrolit dicampur selama reaksi - produk reaksi dalam kasus ini mungkin berbeda. Pertimbangkan kasus elektrolisis yang paling penting. 1. Elektrolisis lelehan NaCl. Elektroda inert (grafit), ruang anoda dan katoda dipisahkan. Seperti yang telah Anda ketahui, dalam hal ini, reaksi berlangsung di katoda dan di anoda: K: Na + e - = Na Dengan menuliskan persamaan reaksi yang terjadi pada elektroda dengan cara ini, kita memperoleh setengah reaksi yang dapat kita lakukan dengan cara yang persis sama seperti dalam kasus penggunaan metode keseimbangan ion elektron:
Menambahkan persamaan setengah reaksi ini, kita memperoleh persamaan elektrolisis ionik 2Na + 2Cl 2Na + Cl2 dan kemudian molekul 2NaCl 2Na + Cl2 Dalam hal ini, ruang katoda dan anoda harus dipisahkan agar produk reaksi tidak saling bereaksi. Dalam industri, reaksi ini digunakan untuk menghasilkan logam natrium. 2. Elektrolisis lelehan K 2 CO 3. Elektrodanya lembam (platinum). Ruang katoda dan anoda dipisahkan.
4K+ + 2CO 3 2 4K + 2CO 2 + O 2 3. Elektrolisis air (H 2 O). Elektrodanya inert.
4H 3 O + 4OH 2H 2 + O 2 + 6H 2 O 2H2O2H2 + O2 Air adalah elektrolit yang sangat lemah, mengandung sangat sedikit ion, sehingga elektrolisis air murni sangat lambat. 4. Elektrolisis larutan CuCl 2. elektroda grafit. Sistem ini mengandung kation Cu 2 dan H 3 O, serta anion Cl dan OH. Ion Cu 2 adalah oksidator yang lebih kuat daripada ion H 3 O (lihat rangkaian tegangan), oleh karena itu, ion tembaga pertama-tama akan dilepaskan di katoda, dan hanya jika jumlahnya sangat sedikit, ion oksonium akan dilepaskan. . Untuk anion, Anda dapat mengikuti aturan berikut: |
Tugas nomor 1
Si + HNO 3 + HF → H 2 SiF 6 + NO + ...
N +5 + 3e → N +2 4 reaksi reduksi
Si 0 - 4e → Si +4 3 reaksi oksidasi
N +5 (HNO 3) - zat pengoksidasi, Si - zat pereduksi
3Si + 4HNO 3 + 18HF → 3H 2 SiF 6 + 4NO + 8H 2 O
Tugas nomor 2
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
B+ HNO 3 + HF → HBF 4 + NO 2 + …
Menentukan oksidator dan reduktor.
N +5 + 1e → N +4 3 reaksi reduksi
B 0 -3e → B +3 1 reaksi oksidasi
N +5 (HNO 3) - zat pengoksidasi, B 0 - zat pereduksi
B+ 3HNO 3 + 4HF → HBF 4 + 3NO 2 + 3H 2 O
Tugas nomor 3
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
K 2 Cr 2 O 7 + HCl → Cl 2 + KCl + … + …
Menentukan oksidator dan reduktor.
2Cl -1 -2e → Cl 2 0 3 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - zat pengoksidasi, Cl -1 (HCl) - zat pereduksi
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O
Tugas nomor 4
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
Cr 2 (SO 4) 3 + ... + NaOH → Na 2 CrO 4 + NaBr + ... + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
Br 2 0 + 2e → 2Br -1 3 reaksi reduksi
2Cr +3 - 6e → 2Cr +6 1 reaksi oksidasi
Br 2 - zat pengoksidasi, Cr +3 (Cr 2 (SO 4) 3) - zat pereduksi
Cr 2 (SO 4) 3 + 3Br 2 + 16NaOH → 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 3Na 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas nomor 5
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
K 2 Cr 2 O 7 + ... + H 2 SO 4 → l 2 + Cr 2 (SO 4) 3 + ... + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3 1 reaksi reduksi
2I -1 -2e → l 2 0 3 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - zat pengoksidasi, l -1 (Hl) - zat pereduksi
K 2 Cr 2 O 7 + 6HI + 4H 2 SO 4 → 3l 2 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
Tugas nomor 6
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
H 2 S + HMnO 4 → S + MnO 2 + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
3H 2 S + 2HMnO 4 → 3S + 2MnO 2 + 4H 2 O
Tugas nomor 7
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
H 2 S + HClO 3 → S + HCl + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
S -2 -2e → S 0 3 reaksi oksidasi
Mn +7 (HMnO 4) - zat pengoksidasi, S -2 (H 2 S) - zat pereduksi
3H 2 S + HClO 3 → 3S + HCl + 3H 2 O
Tugas nomor 8
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
NO + HClO 4 + ... → HNO 3 + HCl
Menentukan oksidator dan reduktor.
Cl +7 + 8e → Cl -1 3 reaksi reduksi
N +2 -3e → N +5 8 reaksi oksidasi
Cl +7 (HClO 4) - zat pengoksidasi, N +2 (NO) - zat pereduksi
8NO + 3HClO 4 + 4H 2 O → 8HNO 3 + 3HCl
Tugas nomor 9
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + H 2 S + H 2 SO 4 → MnSO 4 + S + ... + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
S -2 -2e → S 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, S -2 (H 2 S) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 5H 2 S + 3H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + 5S + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas nomor 10
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + KBr + H 2 SO 4 → MnSO 4 + Br 2 + ... + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2Br -1 -2e → Br 2 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, Br -1 (KBr) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 10KBr + 8H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + 5Br 2 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas nomor 11
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
PH 3 + HClO 3 → HCl + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
Cl +5 + 6e → Cl -1 4 reaksi reduksi
Cl +5 (HClO 3) - zat pengoksidasi, P -3 (H 3 PO 4) - zat pereduksi
3PH 3 + 4HClO 3 → 4HCl + 3H 3 PO 4
Tugas nomor 12
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
PH 3 + HMnO 4 → MnO 2 + … + …
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 3e → Mn +4 8 reaksi reduksi
P -3 - 8e → P +5 3 reaksi oksidasi
Mn +7 (HMnO 4) - zat pengoksidasi, P -3 (H 3 PO 4) - zat pereduksi
3PH 3 + 8HMnO 4 → 8MnO 2 + 3H 3 PO 4 + 4H 2 O
Tugas nomor 13
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
NO + KClO + … → KNO 3 + KCl + …
Menentukan oksidator dan reduktor.
Cl +1 + 2e → Cl -1 3 reaksi reduksi
N +2 3e → N +5 2 reaksi oksidasi
Cl +1 (KClO) - zat pengoksidasi, N +2 (NO) - zat pereduksi
2NO + 3KClO + 2KOH → 2KNO 3 + 3KCl + H 2 O
Tugas nomor 14
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
PH 3 + AgNO 3 + ... → Ag + ... + HNO 3
Menentukan oksidator dan reduktor.
Ag +1 + 1e → Ag 0 8 reaksi reduksi
P -3 - 8e → P +5 1 reaksi oksidasi
Ag +1 (AgNO 3) - zat pengoksidasi, P -3 (PH 3) - zat pereduksi
PH 3 + 8AgNO 3 + 4H 2 O → 8Ag + H 3 PO 4 + 8HNO 3
Tugas nomor 15
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KNO 2 + ... + H 2 SO 4 → I 2 + NO + ... + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
N +3 + 1e → N +2 2 reaksi reduksi
2I -1 - 2e → I 2 0 1 reaksi oksidasi
N +3 (KNO 2) - zat pengoksidasi, I -1 (HI) - zat pereduksi
2KNO 2 + 2HI + H 2 SO 4 → I 2 + 2NO + K 2 SO 4 + 2H 2 O
Tugas nomor 16
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
Na 2 SO 3 + Cl 2 + ... → Na 2 SO 4 + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
Cl 2 0 + 2e → 2Cl -1 1 reaksi reduksi
Cl 2 0 - zat pengoksidasi, S +4 (Na 2 SO 3) - zat pereduksi
Na 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O → Na 2 SO 4 + 2HCl
Tugas nomor 17
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + MnSO 4 + H 2 O → MnO 2 + ... + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 3e → Mn +4 2 reaksi reduksi
Mn +2 2e → Mn +4 3 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, Mn +2 (MnSO 4) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O → 5MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4
Tugas nomor 18
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KNO 2 + ... + H 2 O → MnO 2 + ... + KOH
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 3e → Mn +4 2 reaksi reduksi
N +3 2e → N +5 3 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, N +3 (KNO 2) - zat pereduksi
3KNO 2 + 2KMnO 4 + H 2 O → 2MnO 2 + 3KNO 3 + 2KOH
Tugas #19
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
Cr 2 O 3 + ... + KOH → KNO 2 + K 2 CrO 4 + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
N +5 + 2e → N +3 3 reaksi reduksi
2Cr +3 6e → 2Cr +6 1 reaksi oksidasi
N +5 (KNO 3) - zat pengoksidasi, Cr +3 (Cr 2 O 3) - zat pereduksi
Cr 2 O 3 + 3KNO 3 + 4KOH → 3KNO 2 + 2K 2 CrO 4 + 2H 2 O
Tugas nomor 20
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
I 2 + K 2 SO 3 + ... → K 2 SO 4 + ... + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
I 2 0 + 2e → 2I -1 1 reaksi reduksi
S +4 - 2e → S +6 1 reaksi oksidasi
I 2 - zat pengoksidasi, S +4 (K 2 SO 3) - zat pereduksi
I 2 + K 2 SO 3 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2KI + H 2 O
Tugas nomor 21
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + NH 3 → MnO 2 +N 2 + ... + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 3e → Mn +4 2 reaksi reduksi
2N -3 - 6e → N 2 0 1 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, N -3 (NH 3) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 2NH 3 → 2MnO 2 + N 2 + 2KOH + 2H 2 O
Tugas #22
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
NO 2 + P 2 O 3 + ... → NO + K 2 HPO 4 + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
N +4 + 2e → N +2 2 reaksi reduksi
2P +3 - 4e → 2P +5 1 reaksi oksidasi
N +4 (NO 2) - zat pengoksidasi, P +3 (P 2 O 3) - zat pereduksi
2NO 2 + P 2 O 3 + 4KOH → 2NO + 2K 2 HPO 4 + H 2 O
Tugas #23
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KI + H 2 SO 4 → I 2 + H 2 S + … + …
Menentukan oksidator dan reduktor.
S +6 + 8e → S -2 1 reaksi reduksi
2I -1 - 2e → I 2 0 4 reaksi oksidasi
S +6 (H 2 SO 4) - zat pengoksidasi, I -1 (KI) - zat pereduksi
8KI + 5H 2 SO 4 → 4I 2 + H 2 S + 4K 2 SO 4 + 4H 2 O
Tugas #24
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
FeSO 4 + ... + H 2 SO 4 → ... + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2Fe +2 2e → 2Fe +3 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, Fe +2 (FeSO 4) - zat pereduksi
10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 → 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas #25
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
Na 2 SO 3 + ... + KOH → K 2 MnO 4 + ... + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 1e → Mn +6 2 reaksi reduksi
S +4 2e → S +6 1 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, S +4 (Na 2 SO 3) - zat pereduksi
Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 2KOH → 2K 2 MnO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O
Tugas #26
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
H 2 O 2 + ... + H 2 SO 4 → O 2 + MnSO 4 + ... + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2O -1 - 2e → O 2 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, O -1 (H 2 O 2) - zat pereduksi
5H 2 O 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → 5O 2 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas nomor 27
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 S + H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + ... + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3 1 reaksi reduksi
S -2 - 2e → S 0 3 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - zat pengoksidasi, S -2 (H 2 S) - zat pereduksi
K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 3S + 7H 2 O
Tugas #28
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KMnO 4 + HCl → MnCl 2 + Cl 2 + ... + ...
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2Cl -1 - 2e → Cl 2 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, Cl -1 (HCl) - zat pereduksi
2KMnO 4 + 16HCl → 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 2KCl + 8H 2 O
Tugas #29
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
CrCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + ... → CrCl 3 + ... + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3 1 reaksi reduksi
Cr +2 1e → Cr +3 6 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - zat pengoksidasi, Cr +2 (CrCl 2) - zat pereduksi
6CrCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 8CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O
Tugas nomor 30
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
K 2 CrO 4 + HCl → CrCl 3 + ... + ... + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
Cr +6 + 3e → Cr +3 2 reaksi reduksi
2Cl -1 - 2e → Cl 2 0 3 reaksi oksidasi
Cr +6 (K 2 CrO 4) - zat pengoksidasi, Cl -1 (HCl) - zat pereduksi
2K 2 CrO 4 + 16HCl → 2CrCl 3 + 3Cl 2 + 4KCl + 8H 2 O
Tugas nomor 31
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
KI + ... + H 2 SO 4 → I 2 + MnSO 4 + ... + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
Mn +7 + 5e → Mn +2 2 reaksi reduksi
2l -1 2e → l 2 0 5 reaksi oksidasi
Mn +7 (KMnO 4) - zat pengoksidasi, l -1 (Kl) - zat pereduksi
10KI + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 → 5I 2 + 2MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O
Tugas #32
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
FeSO 4 + KClO 3 + KOH → K 2 FeO 4 + KCl + K 2 SO 4 + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
Cl +5 + 6e → Cl -1 2 reaksi reduksi
Fe +2 4e → Fe +6 3 reaksi oksidasi
3FeSO 4 + 2KClO 3 + 12KOH → 3K 2 FeO 4 + 2KCl + 3K 2 SO 4 + 6H 2 O
Tugas nomor 33
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya:
FeSO 4 + KClO 3 + ... → Fe 2 (SO 4) 3 + ... + H 2 O
Menentukan oksidator dan reduktor.
Cl +5 + 6e → Cl -1 1 reaksi reduksi
2Fe +2 2e → 2Fe +3 3 reaksi oksidasi
Cl +5 (KClO 3) - zat pengoksidasi, Fe +2 (FeSO 4) - zat pereduksi
6FeSO 4 + KClO 3 + 3H 2 SO 4 → 3Fe 2 (SO 4) 3 + KCl + 3H 2 O
Tugas nomor 34
Dengan menggunakan metode keseimbangan elektron, tulis persamaan reaksinya.
Reaksi, yang disebut redoks (ORR), terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi atom yang merupakan bagian dari molekul reagen. Perubahan ini terjadi sehubungan dengan transisi elektron dari atom suatu unsur ke unsur lainnya.
Proses-proses yang terjadi di alam dan dilakukan oleh manusia, sebagian besar, merepresentasikan OVR. Proses penting seperti respirasi, metabolisme, fotosintesis(6CO2 + H2O = C6H12O6 + 6O2) - semua ini adalah OVR.
Di industri, dengan bantuan OVR, asam sulfat, asam klorida, dan banyak lagi diperoleh.
Pemulihan logam dari bijih - pada kenyataannya, dasar dari seluruh industri metalurgi - juga merupakan proses redoks. Misalnya, reaksi untuk memperoleh besi dari hematit: 2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2.
Oksidator dan pereduksi: karakteristik
Atom yang melepaskan elektron dalam proses transformasi kimia disebut zat pereduksi, akibatnya bilangan oksidasi (CO) meningkat. Atom-atom yang menerima elektron disebut oksidator, dan CO2nya direduksi.
Dikatakan bahwa zat pengoksidasi direduksi dengan menerima elektron, dan zat pereduksi dioksidasi dengan menyumbangkan elektron.
Perwakilan paling penting dari zat pengoksidasi dan pereduksi disajikan dalam tabel berikut:
| Pengoksidasi khas | Agen pereduksi tipikal |
| Zat sederhana yang terdiri dari unsur-unsur dengan elektronegativitas tinggi (bukan logam): yodium, fluor, klor, brom, oksigen, ozon, belerang, dll. | Zat sederhana yang terdiri dari atom-atom unsur dengan keelektronegatifan rendah (logam atau nonlogam): hidrogen H2 , karbon C (grafit), seng Zn, aluminium Al, kalsium Ca, barium Ba, besi Fe, kromium Cr dan sebagainya. |
Molekul atau ion yang mengandung atom logam atau non-logam dengan bilangan oksidasi tinggi:
|
Molekul atau ion yang mengandung atom logam atau non-logam dengan bilangan oksidasi rendah:
|
| Senyawa ionik yang mengandung kation dari beberapa logam dengan CO tinggi: Pb3+, Au3+, Ag+, Fe3+ dan lain-lain. | Senyawa organik: alkohol, asam, aldehida, gula. |
Berdasarkan hukum periodik unsur kimia, paling sering mungkin untuk mengasumsikan kemampuan redoks atom dari unsur tertentu. Menurut persamaan reaksi, juga mudah untuk memahami atom mana yang merupakan zat pengoksidasi dan zat pereduksi.
Cara menentukan apakah suatu atom adalah zat pengoksidasi atau pereduksi: cukup dengan menuliskan CO dan memahami atom mana yang meningkatkannya selama reaksi (zat pereduksi), dan mana yang menurunkannya (zat pengoksidasi).
Zat dengan sifat ganda
Atom yang memiliki CO antara mampu menerima dan menyumbangkan elektron, akibatnya zat yang mengandung atom tersebut dalam komposisinya akan dapat bertindak sebagai zat pengoksidasi dan zat pereduksi.
Contohnya adalah hidrogen peroksida. Oksigen yang terkandung dalam komposisinya dalam CO -1 dapat menerima elektron dan melepaskannya.
Ketika berinteraksi dengan zat pereduksi, peroksida menunjukkan sifat pengoksidasi, dan dengan zat pengoksidasi, menunjukkan sifat pereduksi.
Anda dapat melihat lebih dekat pada contoh berikut:
- reduksi (peroksida bertindak sebagai zat pengoksidasi) saat berinteraksi dengan zat pereduksi;
SO2 + H2O2 = H2SO4
O -1 + 1e \u003d O -2
- oksidasi (peroksida dalam hal ini adalah zat pereduksi) ketika berinteraksi dengan zat pengoksidasi.
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O
2O -1 -2e \u003d O2 0
Klasifikasi OVR: contoh
Berikut adalah jenis-jenis reaksi redoks:
- oksidasi-reduksi antarmolekul (zat pengoksidasi dan zat pereduksi berada dalam komposisi molekul yang berbeda);
- oksidasi-reduksi intramolekul (zat pengoksidasi adalah bagian dari molekul yang sama dengan zat pereduksi);
- disproporsionasi (atom dari unsur yang sama adalah zat pengoksidasi dan pereduksi);
- reproporsionasi (zat pengoksidasi dan zat pereduksi membentuk satu produk sebagai hasil reaksi).
Contoh transformasi kimia yang terkait dengan berbagai jenis OVR:
- OVR intramolekul paling sering merupakan reaksi dekomposisi termal suatu zat:
2KCLO3 = 2KCl + 3O2
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
- OVR antarmolekul:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe
- Reaksi disproporsionasi:
3Br2 + 6KOH = 5KBr + KBrO3 + 6H2O
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
4KClO3 = KCl + 3KClO4
- Reaksi reproporsionasi:
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
HOCl + HCl = H2O + Cl2
OVR saat ini dan tidak saat ini
Reaksi redoks juga dibagi menjadi saat ini dan saat ini.
Kasus pertama adalah produksi energi listrik melalui reaksi kimia (sumber energi tersebut dapat digunakan dalam mesin mobil, di perangkat teknik radio, perangkat kontrol), atau elektrolisis, yaitu reaksi kimia, sebaliknya, terjadi karena listrik (menggunakan elektrolisis, Anda bisa mendapatkan berbagai zat, merawat permukaan logam dan produk darinya).
Contoh OVR tanpa arus kita dapat menyebutkan proses pembakaran, korosi logam, respirasi dan fotosintesis, dll.
Metode keseimbangan elektronik OVR dalam kimia
Persamaan sebagian besar reaksi kimia disamakan dengan pemilihan sederhana koefisien stoikiometrik. Namun, ketika memilih koefisien untuk OVR, seseorang mungkin menghadapi situasi di mana jumlah atom dari beberapa elemen tidak dapat disamakan tanpa melanggar kesetaraan jumlah atom yang lain. Dalam persamaan reaksi tersebut, koefisien dipilih dengan metode menyusun keseimbangan elektronik.
Metode ini didasarkan pada fakta bahwa jumlah elektron yang diterima oleh zat pengoksidasi dan jumlah elektron yang dilepaskan oleh zat pereduksi menjadi setimbang.
Metode ini terdiri dari beberapa tahap:
- Persamaan reaksi ditulis.
- elemen CO ditentukan.
- Unsur-unsur yang telah mengubah keadaan oksidasinya sebagai akibat dari reaksi ditentukan. Setengah-reaksi oksidasi dan reduksi dicatat secara terpisah.
- Faktor-faktor untuk persamaan setengah reaksi dipilih untuk menyamakan elektron yang diterima dalam setengah reaksi reduksi dan yang dilepaskan dalam setengah reaksi oksidasi.
- Koefisien yang dipilih dimasukkan ke dalam persamaan reaksi.
- Koefisien reaksi yang tersisa dipilih.
Pada contoh sederhana interaksi aluminium dengan oksigen, akan lebih mudah untuk menulis persamaan langkah demi langkah:
- Persamaan: Al + O2 = Al2O3
- CO atom dalam zat sederhana aluminium dan oksigen adalah 0.
Al 0 + O2 0 \u003d Al +3 2O -2 3
- Mari kita membuat setengah-reaksi:
Al 0 -3e \u003d Al +3;
O2 0 +4e = 2O -2
- Kami memilih koefisien, ketika dikalikan dengan jumlah yang diterima dan jumlah elektron yang diberikan akan sama:
Al 0 -3e \u003d Al +3 koefisien 4;
O2 0 +4e = 2O -2 koefisien 3.
- Kami meletakkan koefisien dalam skema reaksi:
4 Al+ 3 O2 = Al2O3
- Dapat dilihat bahwa untuk menyamakan seluruh reaksi, cukup dengan meletakkan koefisien di depan produk reaksi:
4Al + 3O2 = 2 Al2O3
Contoh tugas menyusun neraca elektronik
Berikut ini mungkin terjadi: tugas pemerataan OVR:
- Interaksi kalium permanganat dengan kalium klorida dalam lingkungan asam dengan pelepasan gas klorin.
Kalium permanganat KMnO4 (kalium permanganat, "kalium permanganat") adalah oksidator kuat karena fakta bahwa dalam KMnO4 keadaan oksidasi Mn adalah +7. Dengan itu, gas klorin sering diperoleh di laboratorium dengan reaksi berikut:
KCl + KMnO4 + H2SO4 = Cl2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
K +1 Cl -1 + K +1 Mn +7 O4 -2 + H2 +1 S +6 O4 -2 = Cl2 0 + Mn +2 S +6 O4 -2 + K2 +1 S +6 O4 -2 + H2 +1 O -2
Keseimbangan elektronik:
Seperti dapat dilihat setelah pengaturan CO, atom klor menyumbangkan elektron, meningkatkan CO menjadi 0, dan atom mangan menerima elektron:
Mn +7 +5e = Mn +2 pengali dua;
2Cl -1 -2e = Cl2 0 pengali lima.
Kami menempatkan koefisien dalam persamaan sesuai dengan faktor yang dipilih:
10 K +1 Cl -1 + 2 K +1 Mn +7 O4 -2 + H2SO4 = 5 Cl2 0 + 2 Mn +2 S +6 O4 -2 + K2SO4 + H2O
Samakan jumlah elemen lainnya:
10KCl + 2KMnO4 + 8 H2SO4 = 5Cl2 + 2MnSO4 + 6 K2SO4+ 8 H2O
- Interaksi tembaga (Cu) dengan asam nitrat pekat (HNO3) dengan pelepasan gas oksida nitrat (NO2):
Cu + HNO3(conc.) = NO2 + Cu(NO3)2 + 2H2O
Cu 0 + H +1 N +5 O3 -2 = N +4 O2 + Cu +2 (N +5 O3 -2) 2 + H2 +1 O -2
Keseimbangan elektronik:
Seperti yang Anda lihat, atom tembaga meningkatkan CO-nya dari nol menjadi dua, dan atom nitrogen berkurang dari +5 menjadi +4
Cu 0 -2e \u003d Cu +2 faktor satu;
N +5 +1e = N +4 pengali dua.
Kami menempatkan koefisien dalam persamaan:
Cu 0 + 4 H +1 N +5 O3 -2 = 2 N +4 O2 + Cu +2 (N +5 O3 -2)2 + H2 +1 O -2
Cu+ 4 HNO3(conc.) = 2 NO2 + Cu(NO3)2 + 2 H2O
- Interaksi kalium dikromat dengan H2S dalam suasana asam:
Mari kita tuliskan skema reaksi, atur CO:
K2 +1 Cr2 +6 O7 -2 + H2 +1 S -2 + H2 +1 S +6 O4 -2 = S 0 + Cr2 +3 (S +6 O4 -2) 3 + K2 +1 S +6 O4 -2 + H2O
S -2 -2e \u003d S 0 koefisien 3;
2Cr +6 +6e = 2Cr +3 koefisien 1.
Kami mengganti:
K2Cr2O7 + 3H2S + H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
Samakan elemen lainnya:
2Сr2О7 + 3Н2S + 4Н2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7Н2О
Pengaruh media reaksi
Sifat lingkungan mempengaruhi jalannya OVR tertentu. Peran media reaksi dapat ditelusuri dengan contoh interaksi kalium permanganat (KMnO4) dan natrium sulfit (Na2SO3) pada nilai pH yang berbeda:
- Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 (pH<7 кислая среда);
- Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + MnO2 + KOH (pH = 7 medium netral);
- Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + K2MnO4 + H2O (pH>7 basa).
Dapat dilihat bahwa perubahan keasaman medium mengarah pada pembentukan produk yang berbeda dari interaksi zat yang sama. Ketika keasaman media berubah, mereka juga terjadi untuk reagen lain yang memasuki OVR. Sama halnya dengan contoh yang ditunjukkan di atas, reaksi yang melibatkan ion dikromat Cr2O7 2- akan berlangsung dengan pembentukan produk reaksi yang berbeda dalam media yang berbeda:
dalam lingkungan asam, produknya akan menjadi Cr 3+ ;
dalam basa - CrO2 -, CrO3 3+;
dalam keadaan netral - Cr2O3.
