КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Влияние среды на характер реакцийПротекание окислительно-восстановительной реакции зависит от реакции среды. Для создания в растворе кислой среды чаще всего пользуются серной кислотой, для создания щелочной среды служит обычно NaOH или КОН. Вещество, при помощи которого создается среда не всегда входит в окончательное уравнение реакции. В зависимости от среды может меняться и характер протекания процесса между одними и теми же реагентами. Известно, например, что перманганат калия в зависимости от характера среды может восстанавливаться до различных продуктов:
+7 MnO4- ¾¾® Mn2+ (в кислой среде),
+7 +4 MnO4- ¾¾® MnО2 (в нейтральной или слабощелочной среде),
+7 +6 MnO4- ¾¾® MnО42- (в сильнощелочной среде).
Из этих схем видно, что наибольшую окислительную активность ион MnO4- проявляет в кислой среде, меньшую – в нейтральной и слабощелочной и минимальную – в сильнощелочной.
Метод полуреакций (электронно-ионный метод)
По этому методу для удобства окисление и восстановление необходимо рассматривать как самостоятельные процессы, каждый из которых отражает половину полного уравнения реакции. Отсюда и название «полуреакция». Для примера рассмотрим реакцию, которая протекает при взаимодействии перманганата калия с нитритом калия в кислой среде. Процесс уравнивания уравнений окислительно-восстановительных реакций электронно-ионным методом включает следующие шаги: 1. Составим полную ионную схему реакции. При этом сильные электролиты записывают в виде ионов, а слабые электролиты, осадки и газы в виде молекул: КMnO4 + KNO2 + H2SO4 ¾¾® MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O K++MnO4- +K+ +NO2- +2H+ + SO42- ® Mn2+ +SO42- + K+ + NO3- + 2K+ + SO42- + H2O 2. Составим сокращенную ионную схему реакции, в которой указывают только те ионы, которые реально участвуют в окислении и восстановлении. Определяют окислитель и восстановитель: MnO4- + NO2- + H+ ¾¾® Mn2+ + NO3- + H2O окислитель восстановитель 3. Составим электронно-ионное уравнение для каждой полуреакции. При этом руководствуются следующими правилами: а) избыточный кислород в кислой среде связывается ионами водорода с образованием молекулы воды; б) избыточный кислород в нейтральной или щелочной среде взаимодействует с водой с образованием удвоенного числа гидроксильных групп. Первая полуреакция: MnO4- ¾¾® Mn2+ Избыточный в левой части уравнения кислород следует связать ионами водорода, так как реакция протекает в кислой среде: MnO4- + 8Н+ ¾¾® Mn2+ + 4 H2O Далее необходимо выполнить закон электронейтральности – суммарное число зарядов продуктов реакции должно быть равно суммарному числу зарядов исходных веществ. Сумма зарядов продуктов реакции равна 2+ (заряд иона марганца Mn2+). Этому же количеству зарядов должна быть равна и сумма зарядов исходных веществ, т. е. слева в уравнение нужно прибавить 5ē: MnO4- + 8Н+ + 5ē ¾¾® Mn2+ + 4 H2O Вторая полуреакция: NO2- ¾¾® NO3- Избыточный в правой части уравнения кислород необходимо связать ионами водорода. При этом для сохранения баланса вещества в левой части уравнения следует подставить одну молекулу воды: NO2- + H2O ¾¾® NO3- + 2Н+ При соблюдении равенства зарядов правой и левой частей уравнения схема принимает следующий вид: NO2- + H2O - 2ē ¾¾® NO3- + 2Н+ 4. Уравниваем числа электронов, участвующих в полуреакциях. Для этого уравнение каждой полуреакции умножают на такой множитель, чтобы число электронов, участвующих в процессе восстановления было равно числу электронов, участвующих в процессе окисления. Уравнения полуреакции суммируют и получают полное ионное уравнение реакции: MnO4- + 8Н+ + 5 ē ¾¾® Mn2+ + 4 H2O 2 NO2- + H2O - 2 ē ¾¾® NO3- + 2Н+ 5 2 MnO4- + 16Н+ + 10 ē + 5NO2- + 5H2O - 10 ē ¾® 2Mn2+ + 8H2O + 5NO3- +10Н+ 5. Произведём возможные упрощения (приведение подобных членов): 2 MnO4- + 6Н+ + 5 NO2- ¾® 2Mn2+ + 3H2O + 5NO3- 6. Составим уравнение в молекулярном виде. Для этого нужно приписать в правую и левую части уравнения недостающие ионы в одинаковом числе: 2КMnO4 + 5KNO2 + H2SO4 ¾¾® 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 3H2O Метод полуреакций более универсален и имеет несомненные преимущества по сравнению с методом электронного баланса при составлении уравнений реакций с участием, в частности, органических соединений, пероксида водорода, некоторых соединений серы и т. д. Рассмотрим, например, процесс окисления этилена, происходящий при пропускании его через раствор перманганата калия в слабощелочной среде: 1. Перманганат калия восстанавливается до оксида марганца (IV): MnO4- ¾¾® MnO2 MnO4- + 2Н2О ¾¾® MnO2 + 4ОН- MnO4- + 2Н2О + 3ē ¾¾® MnO2 + 4ОН- 2. Этилен под действием водного раствора КMnO4 окисляется с образованием этиленгликоля ОН-СН2СН2-ОН: С2Н4 ¾¾® С2Н6О2 С2Н4 + 2ОН - ¾¾® С2Н6О2 С2Н4 + 2ОН - - 2ē ¾¾® С2Н6О2 3. Умножая уравнения полуреакций окисления и восстановления на соответствующие коэффициенты и складывая, получим полное ионное уравнение окислительно-восстановительной реакции: MnO4- + 2Н2О + 3ē ¾¾® MnO2 + 4ОН- 2 С2Н4 + 2ОН - - 2ē ¾¾® С2Н6О2 3 2MnO4- + 4Н2О + 3С2Н4 + 6ОН - ¾¾® 2MnO2 + 8ОН- + 3С2Н6О2 4. Производим необходимые сокращения: 2MnO4- + 4Н2О + 3С2Н4 ¾¾® 2MnO2 + 3С2Н6О2 + 2ОН- 5. Записываем уравнение в молекулярном виде: 2КMnO4 + 3С2Н4 + 4Н2О ¾¾® 2MnO2 + 3С2Н6О2 + 2КОН
Дата добавления: 2017-01-13; Просмотров: 227; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |