Диспропорционирование и сопропорционирование

9 заданий

Диспропорционирование

Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — часть атомов одного элемента в одной степени окисления окисляется, другая часть — восстанавливается. Возможно только из промежуточной степени окисления.

scienceКлассика диспропорционирования

\(\ce{Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaClO + H2O}\) — на холоду: жавелевая вода.
\(\ce{3Cl2 + 6KOH ->[t] 5KCl + KClO3 + 3H2O}\) — при нагревании: бертолетова соль.
\(\ce{4KClO3 ->[t] 3KClO4 + KCl}\) — без катализатора бертолетова соль диспропорционирует в перхлорат.
\(\ce{3S + 6NaOH ->[t] 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O}\).
\(\ce{P4 + 3NaOH + 3H2O -> PH3 ^ + 3NaH2PO2}\) — белый фосфор в щёлочи даёт фосфин и гипофосфит.
\(\ce{2NO2 + 2NaOH -> NaNO2 + NaNO3 + H2O}\) — поглощение нитрозных газов.
\(\ce{Cu2O + H2SO4 -> Cu v + CuSO4 + H2O}\) — медь(I) в кислоте.

history_eduБертолле и «гремучая» соль

Клод Луи Бертолле получил хлорат калия в 1786 году, пропуская хлор в горячий раствор щёлочи. Он надеялся заменить им селитру в порохе, но смесь хлората с горючим оказалась слишком чувствительной: взрыв на пороховом заводе в Эссоне в 1788 году унёс жизни людей. Хлорат нашёл место в спичках и фейерверках.

boltКак уравнивать

Удобно писать реакцию «справа налево»: сначала расставить коэффициенты у продуктов (электроны отданы и приняты одним элементом), затем сложить атомы для исходного вещества. Для \(\ce{Cl2 -> Cl^- + ClO3^-}\): на один \(\ce{ClO3-}\) (5 e) — пять \(\ce{Cl-}\), итого 6 атомов хлора = 3 \(\ce{Cl2}\).

Сопропорционирование

Сопропорционирование (конпропорционирование) — обратный процесс: атомы одного элемента в разных степенях окисления переходят в одну промежуточную.

scienceСопропорционирование

\(\ce{2H2S + SO2 -> 3S + 2H2O}\) — процесс Клауса: сера из сероводорода нефтепереработки.
\(\ce{KIO3 + 5KI + 3H2SO4 -> 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O}\) — иодат и иодид в кислоте.
\(\ce{NH4NO2 ->[t] N2 ^ + 2H2O}\) — азот \(-3\) и \(+3\) встречаются в нуле: лабораторный азот.
\(\ce{NH4NO3 ->[t] N2O + 2H2O}\) — «веселящий газ».
\(\ce{KClO3 + 6HCl -> KCl + 3Cl2 ^ + 3H2O}\) — хлор \(+5\) и \(-1\) дают \(\ce{Cl2}\).
\(\ce{2FeCl3 + Fe -> 3FeCl2}\) — железная стружка сохраняет растворы железа(II).
\(\ce{Hg + HgCl2 -> Hg2Cl2}\) — каломель.

auto_awesomeСера из газа

Процесс Клауса (1883) — главный источник серы в мире: её извлекают из сероводорода природного газа и нефти. Треть \(\ce{H2S}\) сжигают до \(\ce{SO2}\) (\(\ce{2H2S + 3O2 -> 2SO2 + 2H2O}\)), и затем оба газа сопропорционируют на катализаторе. Жёлтые горы серы у газоперерабатывающих заводов видно со спутника.

errorНе путайте с внутримолекулярной ОВР

В \(\ce{NH4NO2}\) меняют степень окисления атомы одного элемента в разных местах молекулы — это внутримолекулярное сопропорционирование. В \(\ce{(NH4)2Cr2O7 ->[t] N2 + Cr2O3 + 4H2O}\) окисляется азот, восстанавливается хром — это просто внутримолекулярная ОВР («вулкан»).

Роль среды

Направление реакции между разными степенями окисления одного элемента часто определяет pH.

Галогены: в щёлочи диспропорционируют (\(\ce{Cl2 + 2OH- -> Cl- + ClO- + H2O}\)), в кислоте — сопропорционируют (\(\ce{Cl- + ClO- + 2H+ -> Cl2 ^ + H2O}\)).
Иод: \(\ce{3I2 + 6OH- -> 5I- + IO3- + 3H2O}\), но \(\ce{IO3- + 5I- + 6H+ -> 3I2 + 3H2O}\).
Манганат устойчив только в сильной щёлочи; при подкислении (даже углекислым газом) зелёный раствор становится малиновым с бурым осадком: \(\ce{3MnO4^2- + 2H2O -> 2MnO4- + MnO2 v + 4OH-}\).

error«Белизна» и кислотные средства — смертельно

Смешение гипохлоритного отбеливателя с кислотным средством для сантехники выделяет хлор: \(\ce{NaClO + 2HCl -> NaCl + Cl2 ^ + H2O}\). Каждый год это приводит к отравлениям.

auto_awesomeХамелеон минеральный

Сплавленный с щёлочью \(\ce{MnO2}\) на воздухе даёт зелёный манганат. Раствор постепенно меняет цвет на синий, фиолетовый, малиновый — за это алхимики назвали его «минеральным хамелеоном». Секрет — диспропорционирование манганата по мере поглощения углекислого газа из воздуха.

scienceСреда решает

\(\ce{2MnO2 + 4KOH + O2 ->[t] 2K2MnO4 + 2H2O}\) — получение манганата.
\(\ce{3K2MnO4 + 2CO2 -> 2KMnO4 + MnO2 v + 2K2CO3}\) — так раньше получали перманганат.
\(\ce{3I2 + 6NaOH -> 5NaI + NaIO3 + 3H2O}\) — иод «исчезает» в щёлочи и возвращается при подкислении.

push_pinГлавное

Диспропорционирование: \(\ce{Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaClO + H2O}\) (на холоду), \(\ce{3Cl2 + 6KOH ->[t] 5KCl + KClO3 + 3H2O}\); \(\ce{3K2MnO4 + 2H2O -> 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH}\); \(\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}\). Сопропорционирование: \(\ce{2H2S + SO2 -> 3S + 2H2O}\), \(\ce{IO3- + 5I- + 6H+ -> 3I2 + 3H2O}\), \(\ce{NH4NO2 ->[t] N2 + 2H2O}\). Галогены диспропорционируют в щёлочи и сопропорционируют в кислоте; манганат устойчив лишь в сильной щёлочи.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.