Kwasy utleniające, np. stężony kwas siarkowy(VI)- Zadanie 38: Chemia. Zbiór zadań typu maturalnego. Poziom rozszerzony

Rozwiązanie

Zbilansowane równanie reakcji:

$S + 4 HNO X_{3} X_{(st ę \overset{z}{˙} .)} T SO X_{2} ↑ + 4 NO X_{2} ↑ + 2 H X_{2} O$

Zbilansowane równanie reakcji:

$C + 2 H X_{2} SO X_{4} X_{(st ę \overset{z}{˙} .)} T CO X_{2} ↑ + 2 SO X_{2} ↑ + 2 H X_{2} O$

Uwaga!

W treści zadania nie sprecyzowano, że chodziło o podanie równań reakcji w formie jonowej skróconej:

$S + 4 NO X_{3} X^{-} + 4 H X_{3} O X^{+} SO X_{2} ↑ + 4 NO X_{2} ↑ + 6 H X_{2} O$

$C + 2 SO X_{4} X^{2 -} + 4 H X_{3} O X^{+} CO X_{2} ↑ + 2 SO X_{2} ↑ + 6 H X_{2} O$

Wyjaśnienie:

Współczynniki stechiometryczne w obu reakcjach dobieramy metodą bilansu jonowo-elektronowego:

Nieuzgodnione równanie reakcji w formie jonowej skróconej, w którym oznaczono stopnie utlenienia pierwiastków, które je zmieniają:

$S 0 + H X_{3} O X^{+} + N V O X_{3} X^{-} S IV O X_{2} + N IV O X_{2} + H X_{2} O$

Równania połówkowe

utlenianie:

$S 0 + 6 H X_{2} O S IV O X_{2} + 4 e X^{-} + 4 H X_{3} O X^{+}$

redukcja:

$N V O X_{3} X^{-} + e X^{-} + 2 H X_{3} O X^{+} N IV O X_{2} + 3 H X_{2} O ∣ \cdot 4$

Sumujemy przemnożone równania stronami:

$S + 6 H X_{2} O + 4 NO X_{3} X^{-} + 8 H X_{3} O X^{+} + 4 e X^{-} SO X_{2} ↑ + 4 e X^{-} + 4 H X_{3} O X^{+} + 4 NO X_{2} ↑ + 12 H X_{2} O$

Skracamy drobiny, które występują po obu stronach równania. Otrzymujemy zbilansowane równanie w formie jonowej:

$S + 4 NO X_{3} X^{-} + 4 H X_{3} O X^{+} SO X_{2} ↑ + 4 NO X_{2} ↑ + 6 H X_{2} O$

Przechodzimy na formę cząsteczkową (4H₃O⁺ = 4H₂O + 4H⁺):

$S + 4 HNO X_{3} + 4 H X_{2} O SO X_{2} ↑ + 4 NO X_{2} ↑ + 6 H X_{2} O$

Skracamy cząsteczki wody. Otrzymujemy zbilansowane równanie w formie cząsteczkowej:

$S + 4 HNO X_{3} SO X_{2} ↑ + 4 NO X_{2} ↑ + 2 H X_{2} O$

Nieuzgodnione równanie reakcji w formie jonowej skróconej, w którym oznaczono stopnie utlenienia pierwiastków, które je zmieniają:

$C 0 + H X_{3} O X^{+} + S VI O X_{4} X^{2 -} C IV O X_{2} + S IV O X_{2} + H X_{2} O$

Równania połówkowe

utlenianie:

$C 0 + 6 H X_{2} O C IV O X_{2} + 4 e X^{-} + 4 H X_{3} O X^{+}$

redukcja:

$S VI O X_{4} X^{2 -} + 2 e X^{-} + 4 H X_{3} O X^{+} S IV O X_{2} + 6 H X_{2} O ∣ \cdot 2$

Sumujemy przemnożone równania stronami:

$C + 6 H X_{2} O + 2 SO X_{4} X^{2 -} + 4 e X^{-} + 8 H X_{3} O X^{+} CO X_{2} + 4 e X^{-} + 4 H X_{3} O X^{+} + 2 SO X_{2} + 12 H X_{2} O$

Skracamy drobiny, które występują po obu stronach równania. Otrzymujemy zbilansowane równanie w formie jonowej:

$C + 2 SO X_{4} X^{2 -} + 4 H X_{3} O X^{+} CO X_{2} + 2 SO X_{2} + 6 H X_{2} O$

Przechodzimy na formę cząsteczkową (4H₃O⁺ = 4H₂O + 4H⁺):

$C + 2 H X_{2} SO X_{4} + 4 H X_{2} O CO X_{2} + 2 SO X_{2} + 6 H X_{2} O$

Skracamy cząsteczki wody. Otrzymujemy zbilansowane równanie w formie cząsteczkowej:

$C + 2 H X_{2} SO X_{4} X_{(st ę \overset{z}{˙} .)} T CO X_{2} ↑ + 2 SO X_{2} ↑ + 2 H X_{2} O$

Poniżej przypominamy podstawowe wiadomości dotyczące określania stopni utlenienia pierwiastków oraz bilansowania równań reakcji redoks:

Reguły dotyczące stopni utlenienia:

Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w obojętnym związku jest równa 0.
Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w jonie jest równa ładunkowi tego jonu.
Tlen w związkach przyjmuje zwykle -II stopień utlenienia (w H₂O₂ -I, a w OF₂ +II).
Wodór w związkach przyjmuje zwykle +I stopień utlenienia (w wodorkach metali -I).
Metale w związkach przyjmują dodatnie stopnie utlenienia równe ich wartościowości.
Pierwiastki w stanie wolnym mają stopień utlenienia równy 0.

Utleniacz to substrat, którego pierwiastek/jeden z pierwiastków obniża stopień utlenienia.

Reduktor to substrat, którego pierwiastek/jeden z pierwiastków zwiększa stopień utlenienia.

Utlenianie - proces w którym bierze udział reduktor, dochodzi w nim do zwiększenia stopnia utlenienia.

Redukcja - proces w którym bierze udział utleniacz, dochodzi w nim do obniżenia stopnia utlenienia.

Aby zapisać zbilansowane równania procesów utleniania i redukcji postępujemy zgodnie z poniższym schematem:

Ustalamy stopnie utlenienia wszystkich atomów.
Sprawdzamy, które pierwiastki zmieniły swój stopień utlenienia
Pierwiastek obniża stopień utlenienia przyjmując elektrony, a zwiększa stopień utlenienia oddając elektrony. Dopisujemy odpowiednią ilość elektronów po lewej stronie w procesie redukcji, a po prawej stronie w procesie utlenienia
Uzgadniamy ładunki po lewej i po prawej stronie dopisując jony H₃O⁺ /H⁺ lub jony OH^-, To jakich jonów możemy użyć zależy od środowiska:
- środowisko kwaśne ⇒ H₃O⁺/H⁺
- środowisko obojętne ⇒ H₃O⁺/H⁺ lub OH^- (staramy się użyć takiego jonu, aby po lewej stronie dopisać H₂O)
- środowisko zasadowe ⇒ OH^-
Sprawdzamy czy ilości atomów są takie same po lewej i po prawej stronie. Jeśli nie zgadza się ilość atomów tlenu i wodoru dopisujemy cząsteczki wody w odpowiedniej ilości po lewej lub prawej stronie.
Jeżeli ilości elektronów biorących udział w utlenianiu i redukcji są różne, to mnożymy równania przez odpowiednie liczby, tak aby ilość elektronów w utlenianiu i redukcji była identyczna.
Dodajemy stronami równanie utleniania i redukcji, a następnie porządkujemy substancje, tak aby znajdowały się po odpowiedniej stronie równania.

Kamil Kwiatkowski

Nauczyciel chemii

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.