Вопрос №3. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Применяются два вида составления уравнений окислительно-восстановительных реакций:

1) Метод электронного баланса.

2) Метод полуреакций.

По методу электронного баланса сравнивают степени окисления атомов в исходных и конечных веществах, причем число электронов отданных восстановителем, должно ровняться числу электронов, присоединенных  окислителем.

Метод полуреакций применяется для реакций между газообразными, твердыми или жидкими веществами, протекающих без электролитической диссоциации.

Например: 1) Метод электронного баланса

  +3         +7                               +5      +2

H₃AsO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄               →H₃AsO₄ + MnSO₄  + K₂SO₄ + H₂O

Ортомышьяковистая                   Ортомышьяковая

 кислота                                     кислота

Из схемы реакции видно, что степень окисления атома мышьяка до реакции +3 , после +5, степень окисления марганца изменилась от +7 до +2.

Отражаем это изменение степени окисления в электронных уравнениях.

                              

Восстановитель  As⁺³ – 2e^- = As⁺⁵    5     процесс окисления

 

Окислитель        Mn⁺⁷  +5e^- = Mn⁺²     2      процесс восстановления

 

или методом полуреакций

 

MnO₄^- + 8H⁺ +5e = Mn⁺² + 4H₂O             2

H₃AsO₃  + H₂O – 2e = H₃AsO₄ + 2H⁺         5

 

 

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно общему числу электронов, принятых окислителем. Найдя наименьшее общее кратное определяем, что молекул восстановителя должно быть 5, а молекул окислителя 2, т.е. находим соответствующие коэффициенты в уравнении.

Уравнение будет иметь вид:

 

5H₃AsO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5H₃AsO₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

 

При составлении уравнений окислительно-восстановительной реакции соблюдают последовательность в исходных веществах записывают сначала восстановитель, затем окислитель и среду, а в продуктах реакции – продукт окисления восстановителя, продукт восстановления окислителя и побочные продукты.

2)Метод полуреакций

Правила составления уравнений ионно-электронным методом

1) Если исходные соединения или ионы содержат больше атомов кислорода, чем продукты реакции, то в кислых растворах избыток кислорода связывается ионами водорода с образованием молекул воды:

 

MnО^-₄  + 8H⁺ + 5e→         Mn⁺² + 4H₂O,

а в нейтральных и щелочных – молекулами воды с образованием гидроксид  ионов

 

NO^-₃ + 6H₂O→ NH₃ + 9OH^-   (нейтральная или щелочная)

     MnО^-₄  + 2H₂O  +3e→MnO₂ ↓  + 4OH^-

2) Если исходные соединения содержат меньше атомов кислорода, чем продукты реакции, то недостаток кислорода восполняется в кислой и нейтральной средах за счет молекул воды с образованием ионов водорода,

 

I₂ + 6H₂O→2 IO^-₃ + 12H⁺ +10e    (кислая или нейтральная)

а в щелочной среде – за счет гидроксид-ионов, с образованием молекул воды.

CrO^-₂ + 4OH^- = CrO^-2₄ + 2H₂O + 3e

SO₃^-2 + H₂O – 2e  → SO₄^-2 + 2H⁺

SO₃^-2 + 2OH^- -2e → SO₄^-2 + H₂O

Это же правило, но в более короткой формулировке:

1) если исходные вещества полуреакции содержат больше кислорода, чем продукты реакции, то в кислых растворах освобождающийся кислород связывается в воду, а в нейтральных и в щелочных в гидроксид ион (OH^-)

O^2-+2H⁺ = H ₂O

O^2-+HOH = 2OH^-

2) если исходные вещества содержат меньше атомов кислорода, чем образующие, то недостаток их восполняется в кислых и нейтральных растворах за счет молекул воды, а в щелочных за счет гидроксид - ионов.

H₂O = O^2-+2H⁺

2OH^- =  O^2-+ H₂O

 

 

2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH = 2K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

+

MnO₄^- + e = MnO₄^2-                                   2                                                    

SO₃^-2 + 2OH -  2e = SO₄^-2+H₂O   1

                                                                                                        

2MnO₄^3- + SO₃^-2 + 2OH^- = 2MnO₄^{2 -}+ SO₄^2- + H₂O              

 

 Метод полуреакций (электронно – ионный метод) применяют для реакций,  протекающих в растворах.

Электронно-ионные уравнения точнее отражают истинные изменения веществ в процессе окислительно-восстановительной реакции и облегчают составление уравнений этих процессов в ионно-молекулярной формуле.

Ионно -  электронный метод ( метод полуреакций ) – основан на составлении раздельных ионных уравнений полуреакций – процессов окисления и восстановления – с последующим их суммированием в общее ионное уравнение.

 

 

Главные этапы:

1)записывается общая молекулярная схема

 

K₂Cr₂O₇ + Fe + H₂SO₄ →Cr₂(SO₄)₃ + FeSO₄ + H₂O

2)составляется ионная схема реакции. При этом сильные электролиты представлены в виде ионов, а слабые электролиты, осадки и газы – в молекулярном виде. В схеме определяется частица, определяется характер среды ( H⁺,H₂O или OH^-)

 

Cr₂O₇^2- + Fe + H⁺ →Cr³⁺ + Fe²⁺

3) Cоставляются уравнения 2-х полуреакций.

 

а) уравнивается число всех атомов, кроме водорода и кислорода

            Cr₂O₇^2- + H⁺→ 2Cr³⁺

                      Fe→  Fe²⁺

б) уравнивается кислород с использованием молекул H₂O или связывания его в H₂O

            Cr₂O₇^2- + 14H⁺ →  2Cr³⁺ + 7 H₂O

в)уравниваются заряды с помощью прибавления электронов 

            Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e → 2Cr³⁺ + 7 H₂O

            Fe – 2e     → Fe²⁺

4) уравнивается общее число участвующих электронов путем подбора дополнительных  множителей по правилу наименьшего кратного и суммируются уравнения обеих полуреакций.

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e →2Cr³⁺ + 7 H₂O 2      1

Fe – 2e  →    Fe²⁺                                 6     3

     Cr₂O₇^2- + 3Fe + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 3Fe²⁺ + 7 H₂O

 

5) записываются уравнения в молекулярной форме, с добавлением ионов, не участвующих в процессе окисления- восстановления.

K₂Cr₂O₇ + 3Fe +7H₂SO₄  = Cr₂(SO₄)₃ + FeSO₄ + K₂SO₄ + + 7 H₂O

 Достоинства метода: видна роль среды, учитывается реальное состояние частиц в реакции, но применим лишь для реакций в растворах.

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 381; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!