2Fe – 6e– = 2Fe+III,
3Cl2 + 6e– = 6Cl–I.
Введя коэффициенты 2 и 3 в схему реакции, получаем уравнение реакции:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.
Пример 2. Составим уравнение реакции горения белого фосфора в избытке хлора. Известно, что в этих условиях образуется хлорид фосфора(V):
|
0 |
0 |
+V –I |
||
|
P4 |
+ |
Cl2 |
|
PCl5. |
Молекулы белого фосфора отдают электроны (окисляются), а молекулы хлора их принимают (восстанавливаются):
|
P4 – 20e– = 4P+V Cl2 + 2e– = 2Cl–I |
|
1 10 |
2 20 |
P4 – 20e– = 4P+V Cl2 + 2e– = 2Cl–I |
|
P4 – 20e– = 4P+V 10Cl2 + 20e– = 20Cl–I |
Полученные первоначально множители (2 и 20) имели общий делитель, на который (как будущие коэффициенты в уравнении реакции) и были разделены. Уравнение реакции:
P4 + 10Cl2 = 4PCl5.
Пример 3. Составим уравнение реакции, протекающей при обжиге сульфида железа(II) в кислороде.
Схема реакции:
|
+II –II |
0 |
+III –II |
+IV –II |
|||
|
FeS |
+ |
O2 |
|
Fe2O3 |
+ |
SO2. |
В этом случае окисляются и атомы железа(II), и атомы серы(– II). В состав сульфида железа(II) атомы этих элементов входят в отношении 1:1 (см. индексы в простейшей формуле).
Электронный баланс:
|
4 |
Fe+II – e– = Fe+III S–II – 6e– = S+IV |
Всего отдают 7е– |
|
7 |
O2 + 4e– = 2O–II |
Уравнение реакции: 4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2.
Пример 4. Составим уравнение реакции, протекающей при обжиге дисульфида железа(II) (пирита) в кислороде.
Схема реакции:
|
+II –I |
0 |
+III –II |
+IV –II |
|||
|
FeS2 |
+ |
O2 |
|
Fe2O3 |
+ |
SO2. |
Как и в предыдущем примере, здесь тоже окисляются и атомы железа(II), и атомы серы, но со степенью окисления – I. В состав пирита атомы этих элементов входят в отношении 1:2 (см. индексы в простейшей формуле). Именно в этом отношении атомы железа и серы вступают в реакцию, что и учитывается при составлении электронного баланса:
|
4 |
Fe+III – e– = Fe+III 2S–I – 10e– = 2S+IV |
Всего отдают 11е– |
|
11 |
O2 + 4e– = 2O–II |
Уравнение реакции: 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.
Встречаются и более сложные случаи ОВР, с некоторыми из них вы познакомитесь, выполняя домашнее задание.
АТОМ-ОКИСЛИТЕЛЬ, АТОМ-ВОССТАНОВИТЕЛЬ, ВЕЩЕСТВО-ОКИСЛИТЕЛЬ, ВЕЩЕСТВО-ВОССТАНОВИТЕЛЬ, МЕТОД ЭЛЕКТРОННОГО БАЛАНСА, ЭЛЕКТРОННЫЕ УРАВНЕНИЯ.
1.Составьте электронный баланс к каждому уравнению ОВР, приведенному в тексте § 1 этой главы.
2.Составьте уравнения ОВР, обнаруженных вами при выполнении задания к § 1 этой главы. На этот раз для расстановки коэффициентов используйте метод электронного баланса. 3.Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответствующие следующим схемам: а) Na + I2 NaI;
б) Na + O2 Na2O2;
в) Na2O2 + Na Na2O;
г) Al + Br2 AlBr3;
д) Fe + O2 Fe3O4 (t);
е) Fe3O4 + H2 FeO + H2O (t);
ж) FeO + O2 Fe2O3 (t);
и) Fe2O3 + CO Fe + CO2 (t);
к) Cr + O2 Cr2O3 (t);
л) CrO3 + NH3 Cr2O3 + H2O + N2 (t);
м) Mn2O7 + NH3 MnO2 + N2 + H2O;
н) MnO2 + H2 Mn + H2O (t);
п) MnS + O2 MnO2 + SO2 (t)
р) PbO2 + CO Pb + CO2 (t);
с) Cu2O + Cu2S Cu + SO2 (t);
т) CuS + O2 Cu2O +SO2 (t);
у) Pb3O4 + H2 Pb + H2O (t).
9.3. Экзотермические реакции. Энтальпия
Почему происходят химические реакции?
Для ответа на этот вопрос вспомним, почему отдельные атомы объединяются в молекулы, почему из изолированных ионов образуется ионный кристалл, почему при образовании электронной оболочки атома действует принцип наименьшей энергии. Ответ на все эти вопросы один и тот же: потому, что это энергетически выгодно. Это значит, что при протекании таких процессов выделяется энергия. Казалось бы, что и химические реакции должны протекать по этой же причине. Действительно, можно провести множество реакций, при протекании которых выделяется энергия. Энергия выделяется, как правило, в виде теплоты.