Чтобы уравнять реакции методом электронного баланса и определить окислительный или восстановительный характер соединений железа, марганца и хрома, нужно следовать определенным шагам. Давайте рассмотрим каждую реакцию по очереди.
Шаги для уравнивания реакций методом электронного баланса:
- Определите степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах.
- Найдите, какие элементы окисляются, а какие восстанавливаются.
- Запишите полные ионные уравнения для окисления и восстановления.
- Сбалансируйте электроны, чтобы количество потерянных электронов равно количеству присоединенных.
- Сложите уравнения окисления и восстановления и уравняйте их.
1. Реакция: MnSO4 + PbO2 + HNO3 → Pb(NO3)2 + PbSO4 + H2O + HMnO4
- Степени окисления: Mn в MnSO4 = +2, Pb в PbO2 = +4, в Pb(NO3)2 = +2, в PbSO4 = +2, в HMnO4 = +7.
- Mn окисляется с +2 до +7, Pb восстанавливается с +4 до +2.
- Окисление: Mn^2+ → MnO4^- + 8H^+ + 5e^-.
- Восстановление: PbO2 + 4H^+ + 2e^- → Pb^2+ + 2H2O.
- Сбалансировав электроны, получаем: 2Mn^2+ → 2MnO4^- + 16H^+ + 10e^- и PbO2 + 4H^+ + 2e^- → Pb^2+ + 2H2O.
2. Реакция: MnO2 + PbO2 + HNO3 → HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O
- Степени окисления: Mn в MnO2 = +4, Pb в PbO2 = +4, в Pb(NO3)2 = +2, в HMnO4 = +7.
- Mn окисляется с +4 до +7, Pb восстанавливается с +4 до +2.
- Окисление: 2MnO2 + 6H^+ + 2e^- → 2HMnO4 + 2H2O.
- Восстановление: PbO2 + 4H^+ + 2e^- → Pb^2+ + 2H2O.
3. Реакция: FeSO4 + MnO2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + H2O
- Степени окисления: Fe в FeSO4 = +2, в Fe2(SO4)3 = +3, Mn в MnO2 = +4, в MnSO4 = +2.
- Fe окисляется с +2 до +3, Mn восстанавливается с +4 до +2.
- Окисление: 2Fe^2+ → 2Fe^3+ + 2e^-.
- Восстановление: MnO2 + 4H^+ + 2e^- → Mn^2+ + 2H2O.
4. Реакция: K2MnO4 + Cl2 → KMnO4 + KCl2
- Степени окисления: Mn в K2MnO4 = +6, в KMnO4 = +7, Cl в Cl2 = 0, в KCl2 = +1.
- Mn окисляется с +6 до +7, Cl восстанавливается с 0 до +1.
- Окисление: MnO4^2- → MnO4^- + e^-.
- Восстановление: Cl2 + 2e^- → 2Cl^-.
5. Реакция: Cr2(SO4)3 + KMnO4 + H2O → K2Cr2O7 + Mn(OH)4 + H2SO4
- Степени окисления: Cr в Cr2(SO4)3 = +3, в K2Cr2O7 = +6, Mn в KMnO4 = +7, в Mn(OH)4 = +4.
- Cr окисляется с +3 до +6, Mn восстанавливается с +7 до +4.
- Окисление: 2Cr^3+ → 2Cr^6+ + 6e^-.
- Восстановление: MnO4^- + 8H^+ + 5e^- → Mn^4+ + 4H2O.
Теперь, когда мы уравняли реакции, мы можем сделать выводы о характере соединений:
- Марганец (Mn): может как окисляться, так и восстанавливаться в зависимости от условий реакции.
- Хром (Cr): в большинстве случаев окисляется, переходя из +3 в +6.
- Железо (Fe): также окисляется, переходя из +2 в +3.
Таким образом, мы видим, что железо и хром в этих реакциях в основном проявляют окислительный характер, а марганец может вести себя как окислитель и восстановитель в зависимости от условий.