Окислительно-восстановительные реакции. Практика

Примеры окислительно-восстановительных реакций

Рассчитайте количество кислорода, необходимого для полного окисления 50 г метана (СН4) до СО2 и Н2О. 

Решение:

• Напишем уравнение реакции: СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О
• Рассчитаем молярную массу метана:

СН4 = 12,01 г/моль + 4 x 1,01 г/моль = 16,05 г/моль

• Рассчитаем количество молей метана в 50 г:

n(СН4) = 50 г / 16,05 г/моль = 3,115 моль

• Рассчитаем количество молей кислорода, необходимое для реакции:

n(О2) = n(СН4) x 2 = 6,23 моль

• Рассчитаем массу кислорода:

m(О2) = n(О2) x молярная масса О2 = 6,23 моль x 32 г/моль = 199,86 г

Ответ: Для полного окисления 50 г метана до СО2 и Н2О необходимо 199,86 г (приблизительно 200 г) кислорода.

Рассчитайте окислительную и восстановительную способность реагентов в реакции между хлоридом железа (III) и щелочью. 

Решение:

• Напишем уравнение реакции: FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaCl
• Определим окислительную способность хлорида железа (III). В уравнении реакции хлорид железа (III) восстанавливается до гидроксида железа (III), поэтому он является окислителем:

FeCl3 + 3e- → Fe(OH)3

• Определим восстановительную способность щелочи. В уравнении реакции щелочь окисляется до хлорида натрия, поэтому она является восстановителем:

3NaOH → 3NaCl + 3/2H2O + 3e-

Ответ: Хлорид железа (III) имеет окислительную способность, а щелочь — восстановительную способность в данной реакции.

Рассчитайте массу нитрата меди(II), которую можно получить из 50 мл раствора Cu(OH)2 с концентрацией 0,5 М, если он был восстановлен до Cu2O с помощью нанесения 3 моль электронов на ион меди.

Решение:

Уравнение реакции:

Cu(OH)2 + e- → CuO + OH-

CuO + e- → Cu2O

1 моль электронов передает заряд 1 Фарадею, так что:

3 моль электронов × 96500 Кл/моль = 289500 Кл

Масса ионов меди в 50 мл раствора Cu(OH)2:

0,5 М × 50 мл × 63,5 г/моль = 1587,5 мг

Масса переведенного в Cu2O металла:

1587,5 мг × 2 моль/63,5 г = 50 ммоль

50 ммоль × 63,5 г/моль = 3175 мг = 3,175 г

Масса нитрата меди(II):

3,175 г × 1 моль/143,6 г = 0,02208 моль

0,02208 моль × 170,5 г/моль = 3,76 г

Ответ: масса нитрата меди (II) составит 3,76 г.

Рассчитайте массу бромида олова(II), которую необходимо добавить к 500 мл раствора Cl2 с концентрацией 0,1 М, чтобы полностью окислить 2 г фосфида меди(II) до фосфата меди(II).

Решение:

Уравнения реакций:

2Cu3P + 6Cl2 → 6CuCl2 + P4

P4 + 10Br2 + 6H2O → 4H3PO4 + 20HBr

Масса меди:

2 г/ 63,5 г/моль = 0,0315 моль

Количество Cl2, необходимое для полного окисления фосфида меди(II):

6 моль Cl2/2 моль фосфида меди(II) × 0,0315 моль = 0,189 моль

Объем раствора Cl2, необходимый для этого:

0,189 моль ÷ 0,1 М = 1,89 л

Масса бромида олова(II):

Количество Br2, необходимое для полного окисления фосфида меди(II):

10 моль Br2/1 моль P4 × 0,0315 моль = 0,315 моль Br2

Количество SnBr2, необходимое для получения этого количества Br2:

Количество моль SnBr2 = Количество моль Br2/2 = 0,158 моль

Масса SnBr2:

0,158 моль × 266,54 г/моль = 42,22 г

Ответ: необходимо добавить 42,22 г бромида олова(II).