II. Окислительно-восстановительные реакции

5. 21) Окисление хлорида хрома бромом в щелочной среде протекает по уравнению:
2CrCl₃ + 3Br₂ + 16KOH ⇄ 2K₂CrO₄ + 6KBr + 6KCl + 8H₂O
Данная реакция может происходить как «мокрым» путем (т. е. в растворе), так и сухим (сплавлением твердых веществ).
Окисление хрома в щелочной среде происходит легче, чем в кислой. Рассматриваемая реакция подчиняется принципу Ле-Шателье и закону действия масс.
Сущность реакции заключается в том, что ион Cr³⁺ под влиянием окислителя Br₂ отдает три электрона и переходит в шестивалентный Cr⁶⁺. Но Cr⁶⁺ не может существовать самостоятельно, поэтому он присоединяет к себе четыре кислорода (O²⁻) и превращается в анион CrO₄²⁻:
Cr³⁺ − 3e → CrO₄²⁻ (реакция окисления)
Молекула Br₂, являясь окислителем, принимает два электрона и переходит в ионы брома 2Br⁻:
Br₂ + 2e⁻ → 2Br⁻ (реакция восстановления)
Уравнение реакции с подбором коэффициентов и перемещением электронов можно выразить следующим образом:
$\underset{3}{2\mathrm{CrCl_3}} + \underset{2}{3\mathrm{Br_2}} + 16\mathrm{KOH} = 2\mathrm{K_2CrO_4} + 6\mathrm{KBr} + 6\mathrm{KCl} + 8\mathrm{H_2O}$
Рассмотренная реакция (как и другие) окисления иона трехвалентного хрома в анион CrO₄²⁻ особенно важна, так как она служит характерной качественной реакцией для обнаружения хрома.
Раствор солей трехвалентного хрома Cr³⁺ окрашен в зеленый цвет (или сине-фиолетовый), тогда как растворы солей хромовой кислоты, содержащие ион CrO₄²⁻, окрашены в желтый цвет, растворы солей двухромовой кислоты, содержащие ион Cr₂O₇²⁻ — в оранжево-красный.

5. 100) Окисление нитрата марганца Mn(NO₃)₂ персульфатом аммония (NH₄)₂S₂O₈ в нейтральной среде (H₂O) протекает по уравнению:
2Mn(NO₃)₂ + 5(NH₄)₂S₂O₈ + 8H₂O = 2HMnO₄ + 5(NH₄)₂SO₄ + 5H₂SO₄ + 4HNO₃
Данная реакция протекает по такому уравнению только в присутствии небольшого количества AgNO₃ как катализатора. В отсутствие же AgNO₃ окисление Mn²⁺ доходит только до MnO₂ и фиолетового окрашивания не наблюдается. Реакция протекает в кислой среде (H₂SO₄) при нагревании и небольшом количестве раствора Mn(NO₃)₂, так как в случае избытка последнего он начнет окисляться в четырехвалентный Mn⁴⁺ за счет образующегося в результате реакции аниона MnO₄⁻.
Сущность реакции заключается в перемещении электронов: Mn²⁺ (в молекуле Mn(NO₃)₂ является восстановителем, отдает пять электронов и переходит в MnO₄⁻ (фиолетовый цвет):
Mn²⁺ − 5e⁻ → MnO₄⁻ (реакция окисления)
В молекуле (NH₄)₂S₂O₈:

[O₂]²⁻ является окислителем; он принимает два электрона:
[S₂O₈]²⁻ + 2e⁻ → 2SO₄²⁻ (реакция восстановления).
Уравнение реакции с коэффициентами можно выразить так:
$\underset{5}{2\mathrm{Mn}}\mathrm{(NO_3)_2} + 5\mathrm{(NH_4)_2}[\underset{2}{\mathrm{S_2O_8}}] + 8\mathrm{H_2O} = 2\mathrm{HMnO_4} + 5\mathrm{(NH_4)_2SO_4} + 5\mathrm{H_2SO_4} + 4\mathrm{HNO_3}$
Эта реакция имеет большое значение в аналитической химии для открытия иона Mn²⁺, который из бесцветного превращается в красно-фиолетовый MnO₄⁻.

29. При работе гальванического элемента, составленного из цинка и свинца, погруженных соответственно в растворы их солей Zn(NO₃)₂ и Pb(NO₃)₂, у электродов происходят следующие процессы:
на катоде или аноде (по мнению редакции сайта) Zn − 2e⁻ → Zn²⁺ (окисление)
на аноде или катоде (по мнению редакции сайта) Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb (восстановление)
В целом в цепи происходит следующая окислительно-восстановительная реакция:
Zn + Pb²⁺ → Zn²⁺ + Pb
или
Zn + Pb(NO₃)₂ = Pb + Zn(NO₃)₂
Э. д. с. данного гальванического элемента равна разности электродных потенциалов окислителя и восстановителя:
$E = E_{0\,\mathrm{Pb^{2+}}\,|\,\mathrm{Pb}} - E_{0\,\mathrm{Zn}\,|\,\mathrm{Zn^{2+}}} = -0{,}13 - (-0{,}76) = 0{,}63\ \textit{в}.$
Следовательно, данная реакция возможна, так как ее э. д. с. является величиной положительной. Конечно, при других концентрациях растворов Zn(NO₃)₂ и Pb(NO₃)₂ величина э. д. с. будет иной.