1. Метод электронного баланса.
Здесь подсчет числа присоединяемых и теряемых электронов производится на основании значений степеней окисления элементов до и после реакции. Обратимся к простейшему примеру:
Na 0 + Cl Na + Cl
2 Na 0 – eˉ Na + –окисление
1 Cl2 + 2eˉ 2 Cl –восстановление
2 Na + Cl2 = 2Na + + 2Cl
2 Na + Cl2 = 2NaCl
Данный метод используют в том случае, если реакция протекает не в растворе (в газовой фазе, реакции термического разложения и т.д.).
Алгоритм подбора коэффициентов в уравнениях ОВР методом электронного баланса:
Записать молекулярную схему реакции.
Определить с.о. элементов.
Отметить символы элементов, изменивших с.о. в ходе реакции.
На основании сравнения с.о. элементов, определить окислитель и продукт восстановления, восстановитель и продукт окисления.
Составить электронные уравнения процессов восстановления, окисления, соблюдая при этом баланс по элементам и зарядам.
Найти наименьшее общее кратное (НОК) для числа принятых и отданных электронов.
Найти основные коэффициенты при каждом электронном уравнении. Для этого полученное в пункте 6 число НОК разделить на число электронов, фигурирующих в данном электронном уравнении.
Умножить электронные уравнения на основные коэффициенты, полученные в п.7, и просуммировать их между собой (т.е. получить суммарное электронное уравнение). В суммарном уравнении электроны отсутствуют, т.к. сокращаются.
Подставить коэффициенты из суммарного электронного уравнения в молекулярное уравнение. Остальные коэффициенты подбираем в последовательности: соль, кислота или основание, вода.
Осуществить проверку числа атомов кислорода в правой и левой частях уравнения.
Примеры:
Молекулярная схемареакции:
ок-ль восст-ль продукт продукт
Электронные уравнения:
2 Bi +3 + 3Sn +2 = 2Bi+3Sn +4
Суммарная схема электронного баланса
Молекулярное уравнение реакции:
Проверка:O: 12 = 12.
2. Метод ионно-электронный (метод полуреакций; метод ионно-электронного баланса).
Данный метод учитывает среду раствора, дает представление о характере частиц реально существующих и взаимодействующих в растворах. Остановимся на нем более подробно.
Алгоритм подбора коэффициентов в уравнениях ОВР методом ионно-электронного баланса:
1. Составить молекулярную схему реакции с указанием исходных веществ и продуктов реакции.
2. Составить полную ионно-молекулярную схему реакции, записывая слабые электролиты, малорастворимые, нерастворимые и газообразные вещества в молекулярном виде, а сильные электролиты – в ионном.
3. Исключив из ионно-молекулярной схемы ионы, не изменяющиеся в результате реакции (без учета их количества), переписать схему в кратком ионно-молекулярном виде.
4. Отметить элементы, изменяющие в результате реакции степень окисления; найти окислитель, восстановитель, продукты восстановления, окисления.
5. Составить схемы полуреакций окисления и восстановления, для этого:
а) указать восстановитель и продукт окисления, окислитель и продукт восстановления;
б) уравнять число атомов каждого элемента в левой и правой частях полуреакций (выполнить баланс по элементам) в последовательности: элемент, изменяющий степень окисления, кислород, другие элементы; при этом следует помнить, что в водных растворах в реакциях могут участвовать молекулы Н2О, ионы Н + или ОН – в зависимости от характера среды:
Связывание избытка кислорода
Восполнение недостатка кислорода
в) уравнять суммарное число зарядов в обеих частях полуреакций; для этого прибавить или отнять в левой части полуреакций необходимое число электронов (баланс по зарядам).
6. Найти наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и полученных электронов.
7. Найти основные коэффициенты при каждой полуреакции. Для этого полученное в п.6 число (НОК) разделить на число электронов, фигурирующих в данной полуреакции.
8. Умножить полуреакции на полученные основные коэффициенты, сложить их между собой: левую часть с левой, правую – с правой (получить ионно-молекулярное уравнение реакции). При необходимости “привести подобные” ионы с учетом взаимодействия между ионами водорода и гидроксид-ионами: H + +OH ˉ= H2O.
9. Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции.
10. Провести проверку по частицам, не участвующим в ОВР, исключенным из полной ионно-молекулярной схемы (п.3). При необходимости коэффициенты для них находят подбором.
11. Провести окончательную проверку по кислороду.
1. Кислая среда.
Молекулярная схема реакции:
Полная ионно-молекулярная схема реакции:
K + +MnO + Na + +NO +2H + + SO Mn 2+ + SO + Na + + NO + H2O + 2K + +SO .
Краткая ионно-молекулярная схема реакции:
MnO +NO +2H + Mn 2+ + NO + H2O
ок-ль в-ль прод.в-ния прод.ок-ия
В ходе реакции степень окисления Mn понижается от +7 до +2 (марганец восстанавливается), следовательно, MnО – окислитель;Mn 2+ – продукт восстановления. Степень окисления азота повышается от +3 до +5 (азот окисляется), следовательно, NO – восстановитель, NO – продукт окисления.
2MnO + 16H + + 5NO + 5H2O = 2Mn 2+ +8H2O + 5NO + 1OH + (полное ионно-молекулярное уравнение).
В суммарном уравнении исключаем число одинаковых частиц, находящихся как в левой, так и в правой частях равенства (приводим подобные). В данном случае это ионы Н + и Н2О.
Краткое ионно-молекулярное уравнение будет иметь вид
2MnO + 6H + + 5NO 2Mn 2+ + 3H2O + 5NO .
В молекулярной форме уравнение имеет вид
Баланс по частицам, которые не участвовали в ОВР: K + (2 = 2), Na + (5 = 5), SO (3 = 3).
Баланс по кислороду: 30 = 30.
2. Нейтральная среда.
Молекулярная схема реакции:
Ионно-молекулярная схема реакции:
K + + MnO + Na + + NO + H2O MnO2 + Na + + NO + K + + OH
Краткая ионно-молекулярная схема:
MnO + NO + H2O MnO2 + NO + OH -
ок-ль в-ль продукт в-ния продукт ок-ия
2 НОКMnO + 2H2O+ 3eˉMnO2 +4OH -процесс восстановления
3 NO +H2O– 2eˉNO + 2H + -процесс окисления
2MnO + 4H2O + 3NO + 3 H2O 2MnO2 + 8 OH - + 3NO + 6H + .
Приводим подобные, учитывая:
8 ОН + 6Н + = 6Н2О + 2ОН .
Краткое ионно-молекулярное уравнение:
2MnO + 3NO + H2O 2MnO2 + 3NO + 2OH .
В молекулярной форме уравнение имеет вид
Баланс по кислороду: 15 = 15.
Баланс по частицам, которые не участвовали в ОВР: Na + (3 = 3); K + (2 = 2).
3. Щелочная среда.
Молекулярная схема реакции:
Ионно-молекулярная схема реакции:
K + +MnO + Na + +NO + K + + OH 2K + +MnO + Na + +NO + H2O.
Краткая ионно-молекулярная схема реакции:
MnO + NO +OH MnO + NO + H2O
oк-ль в-ль продукт в-ния продукт ок-ия
2 НОКMnO + 1e - MnO –процесс восстановления
1 NO + 2OH - 2e - NO +H2O–процесс окисления
2 MnO + NO +2OH 2MnO + NO + H2O (краткое ионно-молекулярное уравнение).
В молекулярной форме уравнение имеет вид
Баланс по кислороду: 12 = 12.
Баланс по частицам, которые не участвовали в ОВР: К + (4 = 4); Na + (1 = 1).
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.