Kimyo. Masala va mashqlar to

Ion-elektron balansi (yarim reaksiyalar) usuli asosida koeffitsientlar tanlash quyidagi bosqichlardan iborat:
1. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida ishtirok etuvchi moddalarning kimyoviy formulalari yozilib, ularning mazkur reaksiyadagi vazifasi aniqlab olinadi. Masalan,
KJ+K₂Cr₂O₇+H₂SO₄
KJ - qaytaruvchi modda, bu moddadagi yod minimal, ya'ni -1 oksidlanish darajasiga ega. K₂Cr₂O₇ - oksidlovchi modda, bu moddadagi xrom maksimal +6 oksidlanish darajasiga ega. Qolgan elementlar oksidlanish-qaytarilish reaksiyasida qatnashmaydi, H₂SO₄ - reaksiya muhitini ta'minlaydigan modda.
2. Oksidlanish darajalarini o‘zgartirayotgan elementlari bo‘lgan ionlar (faqat kuchli elektrolitlar uchun), molekulalar (kuchsiz elektrolitlar uchun), qattiq va gaz moddalar va muhitni ta'minlovchi ion yoki molekulalarning formulalari yoziladi:
J^-+Cr₂O₇^2-+H⁺
3. Qaytaruvchining oksidlangan va oksidlovchining qaytarilgan shakllari (agar berilgan bo‘lmasa) aniqlanadi va ular strelkadan o‘ng tomonga yoziladi:
J^-+Cr₂O₇^2-+H⁺J₂+Cr³⁺+H₂O.
4. Hosil qilingan sxema asosida yarim reaksiyalarning ion-elektron balansi tenglamalari tuziladi va ular uchun ko‘paytuvchilar tanlanadi:

J^--eJ^06 Cr2O7^2-+14H^++2·3e2Cr^3++7H2O 1

5. Har ikkala yarim reaksiya ko‘paytuvchilarni hisobga olgan holda qo‘shiladi va reaksiyaning to‘liq ion tenglamasi tuziladi:
6J^-+Cr₂O₇^2-+14H⁺3J₂+2Cr³⁺+7H₂O.
6. So‘ngra ion tenglamasi asosida reaksiyaning to‘liq molekulyar tenglamasi tuziladi, bunda yetishmagan kation, anion va boshqa moddalar ham hisobga olinadi:
6KJ^-+K₂Cr₂O₇^2-+7H₂SO₄3J₂+Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+7H₂O.
Har ikkala usulda ham tenglamaning chap va o‘ng tomonidagi elementlar sonlarining tengligi tekshiriladi.
Biz yuqorida ko‘rganimizday ayrim oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga aralashmadagi H⁺ ioni konsentratsiyasi katta ta'sir ko‘rsatadi. Ayrim oksidlovchilar eritmaning muhitiga mos ravishda turlicha qaytariladi. Buni eng kuchli qaytaruvchi sanalmish KMnO₄ misolida qarab chiqsak, KMnO₄ eritma muhitiga ko‘ra quyidagi mahsulotlarni hosil qiladi:

		+H^+
			Mn^2++
Qaytaruvchi	+ KMnO4	+H2O	MnO2+
		+OH^-	MnO4^2-+

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining tenglamalarini tuzishda bu mahsulotlar hisobga olinishi kerak.
10.12. Quyidagi reaksiyalardan qaysilari oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari ekanligini aniqlang:

a) Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2; b) CaO+H2O=Ca(OH)2; c) 2NaOH+Cl2=NaCl+ + NaClO+H2O;

d) 2Na+Cl2=2NaCl; e) 4NH3+5O2=4NO+6H2O; f) NH3+HCl=NH4Cl.

Yechish: Keltirilgan tenglamalardagi elementlar atomlarining oksidlanish-qaytarilish darajalarini aniqlaymiz. Agar ta'sirlashuvchi va hosil bo‘luvchi moddalardagi elementlarning oksidlanish darajalari o‘zgarsa, oksidlanish-qaytarilish jarayoni haqida xulosa qilinadi.

a) Ca^0+2H2^+1O^-2=Ca^+2(O^-2H^+1)2+H2^0; b) Ca^+2O^-2+H2^+1O^-2= Ca^+2(O^-2H^+1)2; c) 2Na^+1O^-2H^+1+Cl2^0=Na^+1Cl^-1+Na^+1Cl^+1O^-+H2^+O^-2; d) 2Na^0+ Cl2^0=2 Na^+1Cl^-1; e) 4N^-3H3^+1+5O2^o=4N^+2O^-2+6H2^+1O^-2; f) 4N^-3H3^+1+H^+1Cl^-1=N^-3H4^+1Cl^-1.

a, c, d, e reaksiyalarda elementlar atomlarining oksidlanish darajalari o‘zgargan, demak, shu reaksiyalar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalaridir.
10.13. Quyidagi reaksiyalardan qaysilari oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari hisoblanadi? Ularda qaysi element atomlari oksidlovchi va qaysilari qaytaruvchi ekanligini aniqlang:

a) 4Na+O2=2Na2O; b) Na2O+H2O=2NaOH; c) Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O; d) 2Cu+O2=2CuO; e) CuO+2HCl=CuCl2+H2O; f) Fe+S=FeS;

g) FeCl2+H2S=FeS+2HCl; h) 2Fe+3Cl2=2FeCl; i) 2NaNO3=2NaNO2+O2; j) 2Fe(OH) 3=Fe2O3+3H2O; k) NH3+HCl=NH4Cl; l) 4NH3+5O2=4NO+6H2O.

(Javob: oksidlovchi: a, d, l - kislorod; f - oltingugurt; h - xlor; i - azot; qaytaruvchi: a - natriy; d - mis; f, h - temir; i - kislorod; l - azot).
10.14. Quyidagi molekulalararo oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga koeffitsientlar tanlang:

a) Fe+HClFeCl2+H2; b) Fe2O3+AlAl2O3+Fe; c) FeSO4+KMnO4+H2SO4Fe2(SO4) 3+MnSO4+K2SO4+H2O; d) Fe+HNO3Fe(NO3) 3+NO2+H2O; e) Fe3O4+H2Fe+H2O; f) FeS2+O2Fe2O3+SO2.

Yechish: Tenglamalarda o‘z oksidlanish darajalarini o‘zgartirgan elementlarni topamiz, masalan:
a) Fe⁰+H⁺¹ClFe⁺²Cl₂+H₂⁰.
Oksidlanish darajasini o‘zgartirayotgan elementlarning yarim reaksiyalari tenglamalarini tuzamiz:

Fe^0-2e=Fe^+2 H^+1+e=H^0.

Zaryadlar saqlanish qonunining bajarilishini ta'minlash uchun ko'paytuvchilar tanlaymiz:

Fe^0-2e=Fe^+21 H^+1+e=H^0. 2

Tegishli shakllar qarshisidagi raqamlarni tenglamaga stexiometrik koeffitsientlar sifatida qo‘yamiz: Fe+2HCl=FeCl₂+H₂.
Tenglamaning chap va o‘ng tomonlaridagi elementlar atomlari sonlarining tengligini tekshirib ko‘ramiz.
b) Fe₂O₃+AlAl₂O₃+Fe tenglamada ham yuqoridagi tartibda elementlar atomlarining oksidlanish darajalari o‘zgarishini ko‘rsatib elektron balansi tenglamasini tuzamiz:

Fe^+3+3eFe^0 Al^0-3eAl^+3.

Mazkur reaksiyada ikki mol atom temirning qaytarilishini e'tiborga olib, elektron balansi tenglamasini quyidagicha tasvirlaymiz:

2Fe^+3+2·3eFe^0 1 Al^0-3eAl^+3. 2

Ko‘paytuvchilarni yuqoridagi tenglamaga stexiometrik koeffitsientlar sifatida qo‘yamiz: Fe₂O₃+2Al=Al₂O₃+2Fe.
c)FeSO₄+KMnO₄+H₂SO₄Fe₂(SO₄)₃+MnSO₄+K₂SO₄+H₂O
tenglama uchun ham yuqoridagi amallarni bajarsak:

Fe^+2-eFe^+3 5 Mn^+7+5eMn^+21

elektron balansi tenglamasi hosil bo‘ladi. Bu reaksiyadagi toq sonli Fe dan juft sonli Fe bo‘lgan birikma hosil qilinganligi uchun har ikkala ko‘paytuvchini ikkiga ko‘paytiramiz va quyidagini hosil qilamiz:

Fe^+2-eFe^+35 2

10 Mn^+7+5eMn^+21 2 2

Olingan yangi raqamlarni tenglamaning chap tomonidagi tegishli elementlar bo‘lgan moddalar oldiga qo‘yamiz:
10FeSO₄+2KMnO₄+H₂SO₄Fe₂(SO₄)₃+MnSO₄+K₂SO₄+H₂O.
Tenglamaning o'ng tomonidagi mazkur elementlar sonini chap tomonidagilarga tenglashtiramiz:
10FeSO₄+2KMnO₄+H₂SO₄5Fe₂(SO₄)₃+2MnSO₄+K₂SO₄+H₂O.
Hosil qilingan tenglamadagi H₂SO₄ va H₂O dan boshqa barcha moddalar oldiga koeffitsientlar qo‘yilganligini hisobga olib, o‘ng tomondagi SO₄^2- lar sonini hisoblasak, u 18 ta bo‘lar ekan. Tenglamaning chap tomonidagi 10FeSO₄ da 10 ta SO₄ borligini e'tiborga olsak, 8 ta SO₄^2- yetishmasligi ma'lum bo‘ladi. Shuning uchun H₂SO₄ oldiga 8 qo‘yamiz:
10FeSO₄+2KMnO₄+8H₂SO₄5Fe₂(SO₄)₃+2MnSO₄+K₂SO₄+H₂O.
Oxirgi tenglamaning o‘ng tomonidagi H va O lar soni chap tomonidagi H va O lar sonidan qancha kamligini aniqlab, o‘ng tomondagi H₂O oldiga 8 ni qo‘yamiz, bunda tenglama tenglashadi:
10FeSO₄+2KMnO₄+8H₂SO₄=5Fe₂(SO₄)₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O
g) Fe+HNO₃Fe(NO₃)₃+NO₂+H₂O uchun elektron balansi tenglamasini tuzsak:

Fe^0-3eFe^+3 1 N^+5+eN^+4 3.

Mazkur reaksiyada oksidlovchi modda bo‘lgan HNO₃ qisman qaytarilib, uning bir qismi o‘zgarmasdan o‘tganligini hisobga olib, elementlar qarshisidagi ko‘paytuvchilarni tenglamaning o‘ng tomonidagi moddalar oldiga qo‘ysak tenglamani tenglashtirish engillashadi, ya'ni Fe+HNO₃Fe(NO₃) ₃+3NO₂+H₂O.
Tenglamaning o‘ng tomonidagi Fe⁺³ va N⁺⁴ oldiga qo‘yilgan koeffitsientlarga asoslanib, qolgan barcha koeffitsientlarni qo'yish mumkin, bunda o‘zgarmay o‘tgan NO₃ lar ham hisobga olinadi:
Fe+6HNO₃Fe(NO₃) ₃+3NO₂+3H₂O.
d) Fe₃O₄+H₂Fe+H₂O reaksiyada qatnashuvchi Fe₃O₄ moddadagi temir atomining oksidlanish darajasi kasr son bo‘lganligi uchun kasrni butunga aylantirish maqsadida Fe^+8/3 ni 3 ga ko'paytiramiz va quyidagicha elektron tenglamalari sxemalarini tuzamiz:

3Fe^+8/33Fe^0 2H^0 2H^+.

Birinchi sxemadan ko‘rinishicha 3Fe^+8/3 dagi temir qaytarilib, 3Fe⁰ ga aylanishi uchun 8 ta elektron yetishmaydi. Buni hisobga olib, quyidagi elektron balansi tenglamasini tuzamiz:

3Fe^+8/3+8e=3Fe^0 1 2H^0-2e= 2H^+ 4

Tanlangan ko‘paytuvchilarni hisobga olib, tenglamaga koeffitsientlar qo'yamiz: Fe₃O₄+4H₂=3Fe+4H₂O.
f) FeS₂+O₂Fe₂O₃+SO₂ tenglamada uchta elementning oksidlanish darajalari o‘zgargan bo‘lib, temir va oltingugurt atomlari elektronlar yo‘qotib oksidlangan, kislorod esa elektronlar qabul qilib qaytarilgan. Elektron balansi tenglamasini tuzishda oksidlangan (qaytarilgan) elementlar ketma-ket yozilishi kerak:

Fe^+2-e=Fe^+31 2S^-1-5e=2S^+410 4 2O^o+4e2O^-2 4 11

Ishorasi bir xil raqamlar qo‘shilib (1e-10e=11e), oxirgi koeffitsientlar 4 va 11 hosil qilinadi. Elektron balansi tenglamasi asosida tenglamaga quyidagicha koeffitsientlar qo'yiladi:
4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂.
10.15. Quyidagi ichki molekulyar (a) va disproporsiya (b) reaksiyalariga koeffitsientlar tanlang:
a) NaNO₃NaNO₂+O₂; b) H₂O₂H₂O+O₂.
Bunday tur reaksiyalar uchun elektron balansi tenglamasini tuzishda oksidlanish darajasini o‘zgartirayotgan elementlar atomlarining tenglamaning o‘ng tomonida yozilgan moddalardagi sonini hisobga olish tavsiya qilinadi:
a) NaNO₃NaNO₂+O₂ tenglama uchun:

N^+5+2e = N^+3 2O^-2-2·2e=O2^0.

Ikkinchi yarim reaksiyada kislorod molekulasi hosil bo‘layotganligini hisobga olib, elektron balansi tenglamasini quyidagicha tuzamiz:

N^+5+2e = N^+3 2 2O^-2-2·2e=O2^0 1

Bu raqamlarni oldin o‘ng tomondagi moddalar oldiga qo‘yib, ular asosida chap tomon koeffitsientlari tanlanadi:
2NaNO₃=2NaNO₂+O₂
Disproporsiya reaksiyalariga koeffitsientlar tanlaganda ham shunday qilish qulay.
b) H₂O₂H₂O+O₂ tenglama uchun:

O^-1+eO^-2 2 2O^-1-2eO2^0 1

va 2H₂O₂2H₂O+O₂.

10.16. Quyidagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining turlarini aniqlang va ularga koeffitsientlar tanlang:

a) Cu+O2CuO; b) Cu(NO3) 2CuO+NO2+O2; c) Hg(NO3)2Hg+NO2+O2; d) Cl2+KOHKCl+KClO+H2O; e) KClO3KCl+O2; f) Cu+HNO3Cu(NO3) 2+NO2+H2O; g) NH4NO2N2+H2O; h) NH4NO3N2O+H2O; i) KJ+K2Cr2O7+H2SO4J2+Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O; j) As2S3+HNO3+H2OH3AsO4+H2SO4+NO; k) KNO3KNO2+O2; l) KOH+NO2KNO3+KNO2+H2O; m) KOH+SK2S+K2SO3+H2O.

(Javob: a, f, i, j - molekulalararo; b, c, e, g, h, k - ichki molekulyar; d, l, m - disproporsiya).
10.17. Quyidagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga koeffitsientlar tanlang. Ularning qaysilarida H₂O₂ oksidlovchi va qaysilarida qaytaruvchi bo‘ladi?

a) H2O2+CrCl3+KOHK2CrO4+KCl+H2O; b) H2O2+H2SO3H2SO4+H2O; c) H2O2+HJO3J2+O2+H2O; d) H2O2+KMnO4+HNO3Mn(NO3)2+O2+KNO3+H2O; e) H2O2+HJJ2+H2O; f) H2O2+Ag2OAg+O2+H2O; g) H2O2+Cl2+KOHO2+KCl+H2O; h) H2O2+KMnO4+H2SO4O2+MnSO4+K2SO4+H2O; i) H2O2+FeSO4+H2SO4Fe2(SO4)3+H2O.

(Javob: oksidlovchi  a, b, e, i; qaytaruvchi  c, d, f, g, h).
10.18. Quyidagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga koeffitsientlar tanlang:

a) K2Cr2O7+K2SO3+H2SO4Cr2(SO4) 3+K2SO4+H2O; b) FeS+O3FeSO4+O2; c) K2Cr2O7+HClCl2+KCl+CrCl3+H2O; d) KMnO4+KNO2+H2SO4KNO3+MnSO4+K2SO4+H2O; e) PbO2+MnSO4+HNO3HMnO4+PbSO4+Pb(NO3)2+H2O; f) NH3+KMnO4+KOHKNO3+K2MnO4+H2O;

g) K2Cr2O7+H2S+H2SO4Cr2(SO4)3+S+K2SO4+H2O; h) MnS+HNO3MnSO4+NO2+H2O; i) KOH+NO2KNO3+KNO2+H2O; j) NaHCO3+NO2NaNO2+NaNO3+CO2+H2O; k) KJ+H2SO4J2+H2S+K2SO4+H2O; l) FeS2+HNO3Fe(NO3)3+H2SO4+NO2+H2O; m) PH3+KMnO4+H2SO4H3PO4+MnSO4+K2SO4+H2O; n) HNO3+J2HJO3+NO2+H2O; o) H2SO4+H2SSO2+S+H2O; p) CrCl3+NaClO+NaOHNa2CrO4+NaCl+H2O; q) CuFeS2+HNO3Fe(NO3)3+Cu(NO3)2+SO2+NO+H2O; r) HgS+HNO3+HClHgCl2+NO+H2SO4+H2O.

10.19. Quyidagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga koeffitsientlar tanlang.

a) C2H2+KMnO4+H2OH2C2O4+MnO2+KOH; b) CH3CHO+Cu(OH) 2CH3COOH+Cu2O+H2O; c) C6H12O6+KMnO4+H2SO4CO2+MnSO4+K2SO4+H2O; d) CH3OH+K2Cr2O7+H2SO4HCOOH+Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O; e)C6H5CHCHC2H5+KMnO4+H2SO4C6H5COOH+C2H5COOH+ +MnSO4+K2SO4+H2O; f) C6H5C2H5+KMnO4C6H5COOK+MnO2+K2CO3+KOH+H2O; g) C12H22O11+K2Cr2O7+H2SO4CO2+Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O; h) CH2O+KMnO4+H2SO4HCOOH+MnSO4+K2SO4+H2O; i) Na2S2O4+KMnO4+HNO3Na2SO4+H2SO4+Mn(NO3)2+ +KNO3+H2O.

10.20. Oksidlanish darajalari kasrli elementlar qatnashgan reaksiyalar uchun koeffitsientlar tanlang:

a)Fe3O4+H2FeO+H2O; b) Fe3O4+H2Fe+H2O; c) NaN3Na+N2; d) Mn3O4+KClO3+K2CO3K2MnO4+KCl+CO2; e) Na2S4O6+KMnO4+HNO3Na2SO4+H2SO4+Mn(NO3)2+KNO3+H2O; f) Mn3O4+AlMn+Al2O3; g) Fe3O4+COFe+CO2; h) C3H8+O2CO2+H2O; i) C4H10+O2CO2+H2O.

10.21. Quyidagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga koeffitsientlar tanlang va tenglashtiring:

a) C+HNO3CO2+NO2+...; b) Hg+HNO3Hg(NO3)2+NO+; c) Zn+HNO3Zn(NO3) 2+NH4NO3+; d) Sn+HNO3H2SnO3+NO2+; e) S+HNO3H2SO4+NO2+; f) P+HNO3H3PO4+NO2+; g) Cr2(SO4)3+Br2+Na2CrO4+NaBr+; h) FeCl2+Br2++H2OFe(OH)3+KBr+; i) K2Cr2O7+H2S+Cr2(SO4) 3+S+;

j) SO2+K2Cr2O7+Cr2(SO4)3+K2SO4+; k) KJ+KMnO4+J2+MnSO4+; l) K2SO3+KMnO4+MnO2+K2SO4+; m) K2SO3+KMnO4+K2SO4+K2MnO4+