Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

 

Окислительно-восстановительные реакции обычно уравнивают одним из двух ниже рассмотренных методов: методом электронного баланса и методом ионно-электронного баланса (метод полуреакций).

Метод электронного баланса.

Запись исходных и конечных веществ реакции с указанием изменения степени окисления атомов выглядит так:

_{+6 –2 +3 0}

K₂Cr₂O₇ + H₂S + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + S + K₂SO₄

 

Так как вода может образоваться или расходоваться в реакциях, то ее записывают в той или иной части равенства при окончательном подсчете атомов Н и О.

На основе свойств исходных веществ и в соответствии с приведенной схемой реакции определяем окислитель (K₂Cr₂O₇) и восстановитель (H₂S). Далее составляем уравнения электронного баланса с учетом общего числа окисляющихся и восстанавливающихся атомов, входящих в формулу данного соединения. В K₂Cr₂O₇ два атома хрома приобретают 6 электронов (восстановление), а в H₂S атом серы теряет два электрона (окисление):

2Cr⁺⁶ + 6e^– = 2Cr⁺³ 1

S^–2 –2e^– =S⁰ 3

 

Исходя из того, что число электронов, отдаваемых восстановителем, должно быть равно числу электронов, получаемых окислителем, подбираем основные коэффициенты для восстановителя (3) и окислителя (1) в уравнении реакции

(1)K₂Cr₂O₇ + 3H₂S + H₂SO₄ → (1)Cr₂(SO₄)₃ + 3S + K₂SO_4.

Основные коэффициенты определяют и число атомов других элементов, например калия, а затем и групп SO₄^2–. Поэтому далее проверяем число атомов каждого элемента (пока без водорода и кислорода) и устанавливаем коэффициенты для K₂SO₄(1) и H₂SO₄(4):

(1)K₂Cr₂O₇ + 3H₂S + 4H₂SO₄ → (1)Cr₂(SO₄)₃ + 3S + (1)K₂SO_4.

По числу атомов водорода в исходных веществах (14) находим число образовавшихся молекул воды (7) и дописываем уравнение реакции

K₂Cr₂O₇ + 3H₂S + 4H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3S + K₂SO₄ + 7Н₂О

Правильность записи проверяем по кислороду (в левой и правой частях равенства по 23 атома).

Рассмотрим составление уравнения взаимодействия перманганата калия с соляной кислотой. KMnO₄ – окислитель, HCl – восстановитель и одновременно среда, в которой протекает процесс. Поэтому в уравнении реакции целесообразно формулу соляной кислоты записать дважды:

KMnO₄ + HCl + HCl ––→

^{окислитель восстановитель среда}

Зная, что в кислой среде превращение перманганата калия сопровождается изменением степени окисления марганца от +7 до +2, запишем продукты реакции и укажем степень окисления элементов, у которых они изменяются:

_{+7 –1 +2 0}

KMnO₄ + HCl + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + KCl

^среда

Составим уравнения электронного баланса:

 

Mn⁺⁷ + 5e^– = Mn⁺² 1 2

Cl^–1 – 1e^– = Cl⁰ 5 10

 

 

Так как молекула хлора состоит из двух атомов, оба основных коэффициента удваиваются (соотношение 1:5 должно сохраниться):

 

2KMnO₄ + 10HCl + HCl → 2MnCl₂ + 5Cl₂ + KCl

 

По числу атомов калия в KMnO₄ (2) находим число молекул KCl (2) и по числу атомов хлора в правой части уравнения, не изменивших степени окисления, находим коэффициент перед HCl–средой:

 

2KMnO₄ + 10HCl + 6HCl → 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 2KCl.

 

Определяем число молекул воды и окончательно записываем уравнение реакции

 

2KMnO₄ + 16HCl = 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 2KCl + 8Н₂О.

 

Число атомов кислорода в правой и левой частях уравнения совпадают.

Таким образом, чтобы расставить коэффициенты в уравнении окислительно-восстановительной реакции, необходимо:

1. Определить окислитель и восстановитель. Составить уравнения электронного баланса.

2. Найденные коэффициенты из этого уравнения выставить в основное уравнение окислительно – восстановительной реакции.

3. Уравнять все элементы в левой и правой частях уравнения, кроме водорода и кислорода.

4. Уравнять количество атомов водорода.

5. Правильность расстановки коэффициентов в уравнении окислительно - восстановительной реакции определяется равным количеством атомов кислорода в обеих частях уравнения (баланс по кислороду).

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Укажите окислитель и восстановитель.

 

91. SnCl₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = Sn(SO₄)₂ + CrCl₃ + K₂SO₄ + H₂O

KCrO₂ + Br₂ + KOH = K₂CrO₄ + KBr + H₂O

 

92. Р + НNO₃ + H₂O = H₃PO₄ + NO

KNO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ = KNO₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

 

93. S + KMnO₄ + H₂SO₄ = SO₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

SnCl₂ + K₂Cr₂O₇ + HCl = SnCl₄ + CrCl₃ + KCl + H₂O

 

94. K₂SnO₂ + Br₂ + KOH = K₂SnO₃ + KBr + H₂O

KCl + KMnO₄ + H₂SO₄ = Cl₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

 

95. KNO₂ + KClO₄ = KNO₃ + KCl

NaI + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = I₂ + Cr₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

 

96. MnO₂ + KClO₃ + KOH = K₂MnO₄ + KCl + H₂O

Na₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = S + Cr₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

97. H₂S + HNO₂ = S + NO + H₂O

FeSO₄ + HNO₃ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + NO + H₂O

 

98. SO₂ + KMnO₄ + H₂O = K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂SO₄

KI + KClO₃ + H₂SO₄ = I₂ + KCl + K₂SO₄ + H₂O

 

99. Al + KMnO₄ = Al₂O₃ + MnO₂ + K₂O

FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

 

100. CrCl₃ + NaClO + NaOH = Na₂CrO₄ + NaCl + H₂O

PbS + HNO₃ = S + NO + Pb(NO₃)₂ + H₂O

 

101. H₃PO₃ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = H₃PO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

MnCl₂ + KClO₃ + KOH = MnO₂ +KCl + H₂O

 

102. KI + KNO₂ + H₂SO₄ = I₂ + NO + K₂SO₄ + H₂O

FeCl₂ + KMnO₄ + HCl = FeCl₃ + MnCl₂ + KCl + H₂O

 

103. С + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = СO₂ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

AsH₃ + HNO₃ = H₃AsO₄ + NO₂ + H₂O

 

104. PH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ = H₃PO₄ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

NaNO₂ + Cl₂ + NaOH = NaNO₃ + NaCl + H₂O

 

105. KBr + MnO₂ + H₂SO₄ = Br₂ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O+S

 

106. MnS + HNO₃ = S + NO + Mn(NO₃)₂ + H₂O

Cr₂O₃ + KNO₃ + K₂CO₃ = K₂CrO₄ + KNO₂ + CO₂

 

107. FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

KBr + H₂SO₄ = Br₂ + SO₂ + K₂SO₄ + H₂O

 

108. NaI + MnO₂ + H₂SO₄ = I₂ + MnSO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Na₂S₂O₃ + Cl₂ + H₂O = Na₂SO₄ + H₂SO₄ + HCl

 

109. FeCl₃ + Br₂ + KOH = K₂FeO₄ + KBr + KCl + H₂O

NaCl + MnO₂ + H₂SO₄ = Cl₂ + MnSO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

 

110. NaCrO₂ + Br₂ + NaOH = Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O

AsH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ = H₃AsO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

 

111. K₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ = S + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

NiS + KNO₃ + H₂SO₄ = NiSO₄ + K₂SO₄ + NO + H₂O

 

112. K₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

Al + KClO₄ + H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + KCl + H₂O

 

113. Hg + NaNO₃ + H₂SO₄ = Hg₂SO₄ + NO + Na₂ SO₄ + H₂O

Al + KNO₃ + KOH + H₂O = NH₃ + KAlO₂

 

114. NaI + PbO₂ + H₂SO₄ = I₂ + PbSO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

H₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

 

115. KBr + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = Br₂ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

СuS + HNO₃ = H₂SO₄ + NO₂ + Cu(NO₃)₂ + H₂O

 

116. FeSO₄ + KClO₃ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + KCl + H₂O

Bi₂S₃ + HNO₃ = H₂SO₄ + NO + Bi (NO₃)₃ + H₂O

 

117. KI + NaNO₂ + H₂SO₄ = I₂ + NO + K₂SO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Сo(OH)₂ + Br₂ + NaOH = Co(OH)₃ + NaBr

 

118. MnO₂ + KClO₃ + KOH = K₂MnO₄ + KCl + H₂O

Mn(NO₃)₂ + PbO₂ + HNO₃ = HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ + H₂O

 

119. Zn + KMnO₄ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

AsH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ = H₃AsO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

 

120. KBr + MnO₂ + H₂SO₄ = Br₂ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

Na₂SO₃ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O