Правила уравнивания окислительно-восстановительных реакций

(Применение закона сохранения заряда к окислительно-восстановительным реакциям)

1. В молекуле, как бы сложна она ни была, сумма степеней окисления атомов, связанных между собой, равна нулю, т.e. молекула всегда электронейтральна.

2. Если молекула состоит из одинаковых атомов (H₂; O₂; S₆; P₂), то степень окисления каждого из них равна нулю.

3. Степень окисления водорода во всех соединениях, кроме гидридов, равна плюс единице, в гидридах она равна минус единице.

4. Степень окисления кислорода равна минус двум

Это можно показать на конкретных примерах:

H⁺¹Cl⁺⁵O₃^-6K⁺¹Cl⁺⁷O₄^-8Na⁺¹Cl^-1 K₃⁺³P^{+ 5}O₄^-8

Порядок уравнивания окислительно-восстановительных реакций, т.е. приведение их в форму, обеспечивающую закон сохранения энергии (баланс массы и заряда).

Метод электронного баланса

Для расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях по методу электронного баланса необходимо:

1. найти окислитель и восстановитель и записать реакции присоединения и отдачи электронов;
2. произвести баланс перенесенных зарядов;
3. произвести уравнивание в соответствии с балансом заряда;
4. проверить баланс по водороду;
5. проверить соблюдения баланса по кислороду.

Например, запишем уравнение реакции получения хлора окислением соляной кислоты перманганатом калия:

+→++KCl + H₂O

В этой реакции хлорид-ион окисляясь, отдает один электрон, а Mn⁺⁷, восстанавливаясь, принимает пять электронов. Составляем электронные уравнения:

^-= 5

⁺= 2

Полученные коэффициенты подставляем в схему реакции:

HCl + 2KMnO₄ → 2MnCl₂+5Cl₂ + KCl + H₂O,

Далее подбираем коэффициенты для кислотных остатков и водорода

16HCl + 2KMnO₄ = 2MnCl₂+5Cl₂ + 2KCl + 8H₂O.

Правильность расстановки коэффициентов проверяем по балансу кислорода.

Метод полуреакций (электронно-ионного баланса)

Метод полуреакций удобен при расстановке коэффициентов в ионных окислительно-восстановительных уравнениях. Принципы расстановки сходны с вышеприведенным методом, однако вместо элементов в уравнениях электронного баланса используются ионы. Например, рассмотрим реакцию взаимодействия сульфит- и перманганат-ионов в кислой среде:

Восстановителем является сульфит-ион (он отдает электроны). Запишем уравнение его окисления (полуреакцию), дополняя недостающий кислород (слева) водой и водород (справа) ионами водорода:

Перманганат-ион служит в этой реакции окислителем (он принимает электроны). Запишем полуреакцию и для него, используя тот же метод дополнения водой и ионами водорода:

Теперь суммируя полученные полуреакции с учетом равенства отданных и принятых электронов, получаем сокращенное ионное уравнение данной реакции:

5

2

Дополняя левую и правую части уравнения одинаковыми количествами одноименных ионов можно легко перейти к молекулярному уравнению:

Как видно из рассмотренного выше в окислительно-восстановительных реакциях наблюдается перенос электронов (присоединение в процессе восстановления и отдача при окислении). В связи с этим они играют определяющую роль в электрохимических процессах. Попытаемся доказать, что в окислительно-всстановительных реакциях подобных тем, которые мы рассмотрели выше, действительно наблюдается перенос электронов. Для этого проведем эксперимент, схема которого представлена на рисунке 1.1.

Дата добавления: 2014-01-13