1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii
  3. Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)

Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 77.

Kategoria: Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Typ: Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Oblicz

Poniżej podano schematy dwóch reakcji utleniania i redukcji.

I   MnO−4 + S2− + H+ → Mn2+ S + H2O

II   I− + SO2−4 + H+ → I2 + H2S + H2O

a)Uzupełnij tabelę, wpisując wzory jonów pełniących funkcję utleniacza i wzory jonów pełniących funkcję reduktora w reakcjach zilustrowanych podanymi schematami.
Reakcja I Reakcja II
utleniacz reduktor utleniacz reduktor
 
b)Oblicz stosunek molowy reduktora do utleniacza w reakcji II.

Rozwiązanie

a)
(0-1)
 
Reakcja I Reakcja II
utleniacz reduktor utleniacz reduktor
MnO−4 S2− SO2−4 I−

b)
(0-1)

Stosunek molowy reduktora do utleniacza = 8 : 1 lub 4 do 1 lub nred.nutl. = 81

Wskazówki

a)
Aby rozwiązać tę część zadania, trzeba pamiętać, że utleniacz to cząstka chemiczna (atom, cząsteczka, jon), która w czasie reakcji pobiera elektrony, ulegając redukcji i utleniając reduktor. Reduktor to cząstka chemiczna (atom, cząsteczka, jon), która w czasie reakcji oddaje elektrony, ulegając utlenieniu i redukując utleniacz. Przyjmowanie elektronów prowadzi do zmniejszenia stopnia utlenienia, więc stopień utlenienia utleniacza w czasie reakcji maleje, natomiast oddawanie elektronów prowadzi do zwiększenia stopnia utlenienia, zatem stopień utlenienia reduktora w czasie reakcji wzrasta. Widzimy, że w reakcji zilustrowanej schematem I zmianom ulega stopień utlenienia tylko manganu i siarki (wodór przed i po reakcji występuje na I stopniu utlenienia, a tlen na –II stopniu utlenienia): w jonie MnO−4 mangan przyjmuje stopień utlenienia równy VII, a w jonie Mn2+ – stopień utlenienia równy II, natomiast siarka przechodzi z –II stopnia utlenienia w jonie S2− na stopień utlenienia równy 0 w siarce elementarnej (S). Wynika z tego, że w opisanej reakcji utleniaczem jest jon MnO−4 , a reduktorem – jon S2−. W reakcji, której schemat oznaczono numerem II, zmianom ulega stopień utlenienia tylko siarki i jodu (wodór przed i po reakcji występuje na I stopniu utlenienia, a tlen na –II stopniu utlenienia): w jonie SO2−4 siarka przyjmuje stopień utlenienia równy VI, a w cząsteczce H2S – stopień utlenienia równy –II, natomiast jod przechodzi z –I stopnia utlenienia w jonie I− na stopień utlenienia równy 0 w cząsteczce jodu I2. Wynika z tego, że w opisanej reakcji utleniaczem jest jon SO2−4, a reduktorem – jon I−.

b)
Wiedząc, który jon w równaniu opisanym schematem II pełni funkcję utleniacza, a który reduktora, można obliczyć stosunek molowy reduktora do utleniacza. W tym celu należy obliczyć liczbę moli elektronów, którą oddaje I−, przechodząc w I2, i liczbę moli elektronów, którą pobiera jon SO2−4, przechodząc w H2S. Liczba pobranych elektronów musi być równa liczbie elektronów oddanych, dlatego dokonujemy bilansu elektronowego (w tym wypadku wystarczy posługiwanie się zapisem formalnym, ilustrującym jedynie stopnie utlenienia atomów poszczególnych pierwiastków, bez uwzględnienia postaci chemicznej, w jakiej te atomy występują):

VIS + 8e- → −IIS | ∙ 1
2 −II → I2 + 2e– │· 4

Z bilansu tego wynika, że równanie procesu utleniania (oddawania elektronów) trzeba pomnożyć przez 4: liczba moli reduktora wynosi 8, a utleniacza 1. Stosunek molowy reduktora do utleniacza jest zatem równy 8 : 1.