Как решать задачи С1 (36) на ЕГЭ по химии. Часть II

Мы продолжаем обсуждать задачи типа C1 (N 36), которые могут встретиться вам на ЕГЭ по химии. В первой части мы вспомнили, что такое степень окисления, поговорили об ОВР, изложили общий алгоритм решения задачи 36 и разобрали пару несложных примеров.

Во второй части мы займемся более сложными реакциями.

Четвертый шаг: продолжаем осваивать метод электронного баланса. Рассматриваем сложные случаи задачи С1

Пример 6. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции

Br₂ + Ca(OH)₂ = CaBr₂ + Ca(BrO₃)₂ + H₂O

методом электронного баланса.

Решение. По традиции, вы самостоятельно определяете степени окисления. Интересно, что в данном случае степень окисления изменяется лишь у одного элемента - брома.

В первой части статьи мы уже сталкивались с подобной ситуацией. Бром в этой реакции является и окислителем (степень окисления понижается от 0 до -1), и восстановителем (степень окисления повышается от 0 до +5). Перед нами типичный пример реакции диспропорционирования.

Тот факт, что бром выполняет сразу две функции, ничего не меняет в нашем алгоритме. Напишем полуреакции окисления и восстановления:

Еще раз напоминаю, что молекулу брома нельзя "разорвать" на части. Мы пишем именно Br₂ (0), а не Br(0).

"Домножим" первую полуреакицию на 1, а вторую - на 5.

Полученные коэффициенты переносим в уравнение реакции: перед формулой Ca(BrO₃)₂ ничего не меняем (коэффициент 1), а перед формулой бромида кальция в правой части ставим число 5.

Br₂ + Ca(OH)₂ = 5CaBr₂ + Ca(BrO₃)₂ + H₂O

А что ставить перед формулой Br₂: 5 или 1? Ни то, ни другое! Мы должны учесть и те атомы брома, которые окисляются, и те, которые восстанавливаются: 5 + 1 = 6.

6Br₂ + Ca(OH)₂ = 5CaBr₂ + Ca(BrO₃)₂ + H₂O

Уравниваем количество атомов кальция, ставим число 6 перед формулой Ca(OH)₂ в левой части:

6Br₂ + 6Ca(OH)₂ = 5CaBr₂ + Ca(BrO₃)₂ + H₂O.

Последний штрих: коэффициент 6 перед формулой воды в правой части уравнения:

6Br₂ + 6Ca(OH)₂ = 5CaBr₂ + Ca(BrO₃)₂ + 6H₂O.

Все!

Пример 7. (небольшая модификация предыдущей задачи). Расставьте коэффициенты в уравнении р-ции

Br₂ + NaOH = NaBr + NaBrO₃ + H₂O.

Решение. Уравнение реакции как две капли воды похоже на уравнение из примера 6. То же взаимодействие брома с горячим раствором щелочи, только вместо гидроксида кальция взят гидроксид натрия.

Я не буду вникать в подробности. Ясно, что это вновь реакция диспропорционирования, ясно, что бром - это и окислитель, и восстановитель. Более того, уравнения полуреакций будут в точности повторять то, что было в примере 6. Даже коэффициенты (1 и 5) - те же самые. Уверен, что вы все это сможете проверить самостоятельно.

Сразу начну с финального этапа. Вот, что должно было у вас получиться:

6Br₂ + 12NaOH = 10NaBr + 2NaBrO₃ + 6H₂O.

Казалось бы, все отлично. Проверка показывает, что количества атомов брома, натрия, кислорода и водорода в левой и правой частях уравнения одинаковы. Все? Можно ставить точку?

Самое печальное, что многие действительно считают, что уравнение написано идеально. Досадная невнимательность! Обратите внимание: все коэффициенты в уравнении реакции можно поделить на два. Если этого не сделать, наша оценка за задачу С1 будет снижена на 1 балл.

Вот правильный вариант:

3Br₂ + 6NaOH = 5NaBr + NaBrO₃ + 3H₂O.

Пожалуйста, будьте внимательны! Не допускайте, чтобы из-за подобных мелочей вам снизили оценку.

Пример 8. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции

Cu₂S + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂SO₄ + NO₂ + H₂O.

Решение. Уравнение длинное, вам придется изрядно попотеть с расстановкой степеней окисления. Дам небольшую подсказку: степень окисления серы в Cu₂S равна +1.

Ну, что же, давайте искать окислитель и восстановитель. Да вот же они: N (степень окисления понижается от +5 до +4) и S (повышается от -2 до +6). Ура!

Нет, друзья, радоваться рановато. Обратите внимание: степень окисления меди тоже изменяется от +1 до +2, следовательно, медь тоже является восстановителем (тоже окисляется).

"Два восстановителя? Это какая-то ошибка?" - спросите вы.

Нет, ошибки нет. Возможно, такая ситуация не очень типична для задачи С1, но, в принципе, здесь нет ничего криминального. Никто и никогда не утверждал, что в уравнении реакции может быть лишь один окислитель и один восстановитель.

"Но как же быть с электронным балансом? - спросите вы. - Число электронов, принятых азотом, будем сравнивать с числом электронов, отданных атомами меди или серы?"

Оба варианта неверны! Не медь, не сера, а "молекула" сульфида меди (I) должна рассматриваться в уравнении полуреакции окисления. Атом серы расстается с 8 электронами, каждый из атомов меди - с одним электроном. Итог: 10 электронов на одну молекулу Cu₂S.

Пишем полуреакции окисления и восстановления:

"Домножим" первую полуреакицию (суммарную) на 1, а вторую - на 10. Итог: в уравнении реакции перед формулой сульфида меди ничего не меняется (коэффициент 1), а перед формулой NO₂ появляется коэффициент 10. Только не спешите ставить число 10 перед HNO₃ в левой части. Не все атомы азота меняли степень окисления!

Cu₂S + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂SO₄ + 10NO₂ + H₂O.

Уравниваем количество атомов меди (коэффициент 2 перед формулой Cu(NO₃)₂). И вот только теперь, найдя общее количество атомов азота в правой части (10 + 4 = 14), мы смело можем ставить число 14 перед формулой азотной кислоты:

Cu₂S + 14HNO₃ = 2Cu(NO₃)₂ + H₂SO₄ + 10NO₂ + H₂O.

Осталось изменить коэффициент перед водой; с учетом того, что количество атомов водорода в левой части равно 14, сделать это несложно:

Cu₂S + 14HNO₃ = 2Cu(NO₃)₂ + H₂SO₄ + 10NO₂ + 6H₂O.

Итак, мы разобрали пример задачи N36 с участием двух элементов - восстановителей. Обращаю внимание на следующие моменты:

• 1) будьте внимательны при поиске окислителя и восстановителя, возможно, их будет несколько;
• 2) в случае нескольких восстановителей (или окислителей) в электронном балансе необходимо учитывать ОБЩЕЕ количество отданных (или принятых) электронов;
• 3) общий алгоритм даже в этом случае практически не изменяется.

Пример 9. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции

FeS₂ + O₂ = Fe₂O₃ + SO₂.

Решение. Популярная в экзаменационных заданиях реакция обжига пирита - это тоже пример ОВР, в которой участвуют 2 восстановителя: степень окисления железа повышается от +2 до +3, а степень окисления серы - от -1 до +4. Окислителем, естественно, является кислород.

Попробуйте решить эту задачу самостоятельно, взяв за образец пример 8. Не забывайте, что "молекулу" пирита необходимо рассматривать как единое целое.

Молекула О₂ "расстается" с четырьмя электронами, FeS₂ - присоединяет 11 е.

Есть одна тонкость: в молекуле Fe₂O₃ два атома железа, поэтому в полуреакции окисления вам придется рассматривать ДВЕ молекулы пирита. На 2 единицы FeS₂ потребуется уже не 11 электронов, а 22!

Окончательное уравнение:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂.

Советую вам запомнить не только принцип решения этой задачи, но и само уравнение реакции. В заданиях С1 часто фигурирует обжиг сульфидов (железа, меди и т. д.)

Рассмотрим процесс с участием органических соединений.

Пример 10. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции

C₂H₅OH + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + CH₃COOH + H₂O.

Решение. А что, собственно, меняется в нашем алгоритме с появлением органического вещества? Ничего! Те же степени окисления, определение окислителя и восстановителя, две полуреакции.

Единственная проблема - расставлять степени окисления в органических веществах чуть сложнее, чем в неорганических. Если вы забыли, как это делается, обратитесь к разделу справочника "Степени окисления".

В данном случае должно получиться следующее: C^-3H₃C^-1H₂OH и C^-3H₃C⁺³OOH. Обратите внимание: в составе молекул этанола и уксусной кислоты присутствуют атомы углерода с разными степенями окисления. Один из атомов С не меняет степень окисления (-3), другой - принимает 4 электрона (повышение степени окисления от -1 до +3).

Понятно, что углерод выступает в роли восстановителя, а окислителем в данном процессе является хром (изменение степени окисления от +6 до +3).

Записываем уравнения двух полуреакций. Естественно в полуреакции окисления учитывается только С(-1), т. к. С(-3) сохраняется в неизменном виде.

Соответствующие коэффициенты равны 3 и 2.

Полученные коэффициенты переносим в уравнение реакции: перед формулами C₂H₅OH и CH₃COOH ставим число 3, перед формулами бихромата калия и сульфата хрома (III) - коэфф. 2:

3C₂H₅OH + 2K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = 2Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 3CH₃COOH + H₂O.

Общее число атомов калия в левой части не соответствует числу тех же атомов справа. Решаем эту проблему, ставя перед формулой сульфата калия коэффициент 2:

3C₂H₅OH + 2K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = 2Cr₂(SO₄)₃ + 2K₂SO₄ + 3CH₃COOH + H₂O.

Видим, что число атомов серы справа равно восьми, следовательно, слева перед формулой серной кислоты также следует поставить число 8:

3C₂H₅OH + 2K₂Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ = 2Cr₂(SO₄)₃ + 2K₂SO₄ + 3CH₃COOH + H₂O.

А теперь очень внимательно считаем число атомов водорода в левой части. Должно получиться 34. В правой части 12 атомов водорода находится в 3 молекулах уксусной кислоты. 34 - 12 = 22, перед формулой воды ставим коэффициент 11.

Впрочем, зачем я все это так подробно объясняю? Думаю, у вас весь этот процесс уже отработан до автоматизма. Вот окончательный ответ:

3C₂H₅OH + 2K₂Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ = 2Cr₂(SO₄)₃ + 2K₂SO₄ + 3CH₃COOH + 11H₂O.

По-моему, мы в совершенстве овладели методом электронного баланса. Уверен, что ничего сложнее, чем примеры 8 - 10, на реальном ЕГЭ по химии нам не предложат.

Дам вам еще несколько заданий для самостоятельной работы. Обязательно сделайте их!

Пример 11. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнениях следующих реакций:

Ag + HNO₃ = AgNO₃ + NO + H₂O,

Mg + HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O,

NaBr + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + Br₂ + SO₂ + H₂O,

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + HCOH = CO₂ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O,

As₂S₃ + HNO₃ = H₃AsO₄ + H₂SO₄ + NO₂ + H₂O,

KMnO₄ + HCl = KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O.

Пора двигаться дальше. Впереди - давно обещанные задания С1 с неполными уравнениями реакций. Но сначала нам придется вспомнить типичные окислители и восстановители и рассмотреть продукты их превращений. Поговорим о перманганатах, бихроматах, азотной кислоте и т. д.

Решение задачи С1 (36) на ЕГЭ по химии. Часть III.

Если вы готовитесь к ЕГЭ по химии, возможно, вам будут интересны следующие материалы:

• Решение задачи С5. Часть I.
  
• Решение задачи С5. Часть II.
  
• Решение задачи С5. Часть III.
  
  

Copyright Repetitor2000.ru, 2000-2015