Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Метод электронного баланса. В этом методе сравнивают степени окисления атомов в исходных и конечных веществах, руководствуясь правилом: число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, присоединенных окислителем. Для составления уравнения надо знать формулы реагирующих веществ и продуктов реакции. Последние определяются либо опытным путем, либо на основе известных свойств элементов. Рассмотрим применение этого метода на примерах.

Пример 1. Составление уравнения реакции взаимодействия оксида марганца (IV) с концентрированной соляной кислотой.

Запишем формулы исходных веществ и продуктов реакции:

.

Покажем изменение степеней окисления атомов до и после реакции:

.

Эта реакция окислительно-восстановительная, так как изменяются степени окисления атомов хлора и марганца. Составляем электронные уравнения:

восстановитель          2  1  окисление,

окислитель           2  1 восстановление

и находим коэффициенты при восстановителе и окислителе. Они соответственно равны 2 и 1. Коэффициент 2 (а не 1) ставится потому, что 2 атома хлора со степенью окисления «-1» отдают 2 электрона. Этот коэффициент уже стоит в электронном уравнении:

.

Находим коэффициенты для других реагирующих веществ. Из электронных уравнений видно, что на 2 моль  приходится 1 моль . Однако, учитывая, что для связывания образующегося двухзарядного иона марганца нужно еще 2 моль кислоты, перед восстановителем следует коэффициент 4. Тогда воды получится 2 моль. Окончательное уравнение имеет вид:

.

Окончательно правильность составленного уравнения реакции контролируют по числу атомов кислорода. Так, в приведенной реакции в левой части атомов кислорода 2, в правой – тоже 2. Следовательно, уравнение составлено верно.

Пример 2. Составление уравнения реакции взаимодействия сероводорода с подкисленным раствором перманганата калия.

Напишем схему реакции – формулы исходных и полученных веществ:

.

Затем покажем изменение степеней окисления атомов до и после реакции:

    .

Изменяются степени окисления у атомов серы и марганца. Составляем электронные уравнения:

восстановитель                   2      5    окисление,

  окислитель              5      2    восстановление

И, наконец, находим коэффициенты при окислителе и восстановителе, а затем при других реагирующих веществах. Из электронных уравнений видно, что надо взять 5 моль  и 2 моль , тогда получим 5 моль  и 2 моль . Кроме того, из сопоставления атомов в левой и правой частях уравнения, найдем, что образуется также 1 моль  и 8 моль воды. Окончательное уравнение реакции будет иметь вид:

.

Правильность написания уравнения подтверждается подсчетом атомов кислорода; в левой части их 2 ∙ 4 + 3 ∙ 4 = 20 и в правой части 2 ∙ 4 + 4 + 8 = 20.