Подбор коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Подбор коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях



Существуют несколько методов составления уравнений реакций. Рассмотрим два из них: метод электронного баланса и ионно-электронный.

Метод электронного баланса предполагает, что число электронов, отданных всеми атомами восстановителя, должно быть равно числу электронов, которые приняли все атомы окислителя (с учётом коэффициентов перед молекулами веществ в уравнении реакции).

 

Уравнивание методом электронного баланса предполагает следующие шаги:

KMnO4 + HBr à Br2 + KBr + MnBr2 + H2O

1. Записываем степени окисления всех элементов:

K+ Mn7+ O2- 4 + H+ Br - à Br20 + K+ Br - + Mn2+ Br - 2 + H+ 2O2-.

2. Выписываем пары элементов, которые изменили степень окисления:

Mn7+…à Mn2+ ;

Br -…à Br20.

3. Составляем уравнение электронного баланса:

Mn7+ + 5e à Mn2+ ∙ 2

2Br - – 2e à Br20 ∙ 5

 

4. Складываем ионные уравнения для того, чтобы показать – число отданных восстановителем электронов действительно равно числу электронов, принятых окислителем:

2Mn7+ + 10e +10Br - -10e à 2Mn2+ + 5Br2 .

5. Указываем окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления:

Mn7+ (в составе KMnO4 ) – окислитель, процесс восстановления;

Br - ( в составе KBr ) – восстановитель, процесс окисления.

6. Составляем молекулярное уравнение и уравниваем его:

2KMnO4 + 16HBr à 5Br2 + 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O .

Метод электронного баланса используют для подбора коэффициентов в уравнениях реакций между веществами, не находящимися в водном растворе, а также между веществами в водном растворе, если эти вещества и продукты реакции – неэлектролиты:

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 ,

FeIII + 3e- = Fe0 2

CII - 2e- = CIV 3 .

Для веществ, в которых одновременно окисляются (или восстанавливаются) атомы двух элементов, и для молекулярных простых веществ расчет ведут на одну формульную единицу (молекулу) вещества:

} -11e- 4
4Fe(S2) + 11O2 = 2 Fe2O3 + 8SO2 ,

FeII - 1e- = FeIII

}
2S-I - 10e- = 2SIV

O20 + 4e- = 2O-II +4e- 11 .

 

Электронно-ионный метод составления уравнений основан на составлении частных уравнений восстановления ионов /молекулы/ окислителя и окисления иона /молекулы/ восстановителя с последующим суммированием в общее уравнение. Для этого сначала составляют ионную схему реакции, записывая сильные электролиты в виде ионов, а неэлектролиты, слабые электролиты и газы и осадки – в виде молекул. Не изменяющиеся в результате ионы в ионную схему не включаются.

Метод электронно-ионного балансаиспользуют для подбора коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, протекающих в водном растворе при участии ионов сильных электролитов. Он складывается из следующих этапов:

а) записывают молекулярное уравнение реакции

 

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

 

б) записывают (на следующей строчке) формулы реагентов в ионном виде, указывая только те ионы (для сильных электролитов) или формульные единицы (для слабых электролитов, твердых веществ и газов), которые принимают участие в реакции в качестве окислителя, восстановителя и среды:

 

Cr2O72- + H+ + H2S =

(здесь Cr2O72- - окислитель, H+ - кислотная среда, H2S – восстановитель);

в) составляют (на двух следующих строчках, правила составления см. ниже) электронно-ионные уравнения полуреакций восстановления и окисления, подбирают дополнительные множители:

 
 


полуреакция восстановления Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O 1;

полуреакция окисления H2S - 2e- = S¯ +2H+ 3;

 

г) составляют, суммируя уравнения полуреакций, ионное уравнение реакции, т.е. дополняют запись (б):

 

Cr2O72-+ 8H+ + 3H2S = 2Cr3+ + 7H2O + 3S¯;

 

д) переносят коэффициенты в молекулярное уравнение реакции и подбирают коэффициенты для веществ, отсутствующих в ионном уравнении, т.е. дополняют запись (а), и проводят проверку (обычно по числу атомов кислорода). Получают уравнение химической реакции с подобранными коэффициентами:

 

K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3H2S = Cr2(SO4)3 + 7H2O + 3S¯ + K2SO4.

 

Часто ион-окислитель и продукт его восстановления отличаются по содержанию кислорода (сравните Cr2O72-и Cr3+). Поэтому при составлении уравнений полуреакций в них включают пары: H+/H2O – для кислотной среды и OH-/H2O – для щелочной среды. Оксид-ионы, потерянные окислителем, не могут существовать в свободном виде в растворе; они (ниже показаны в квадратных скобках) соединяются в кислотной среде с катионами H+, а в щелочной среде – с молекулами H2O:

 

кислотная среда [O2-] + 2H+ = H2O ;

щелочная среда [O2-] + H2O = 2OH- .

 

Аналогично, недостаток оксид-ионов в формульной единице восстановителя по сравнению с продуктом его окисления (например, SO32- и SO42-) компенсируется добавлением молекул воды (в кислотной среде) и гидроксид-ионов (в щелочной среде):

 

кислотная среда H2O = [O2-] + 2H+ ;

щелочная среда 2OH- = [O2-] + H2O .



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.204.48.69 (0.005 с.)