Кислая среда

Метод полуреакций или ионно-электронный метод

Этот метод основан на составлении ионных уравнений для процессов окисления восстановителя и для реакций восстановления окислителя с последующим суммированием обеих уравнений в общее ионное уравнение.

Чтобы составить уравнение окислительно-восстановительной реакции методом полуреакций, необходимо:

1) составить ионно-молекулярную схему реакции, учитывая, что сильные электролиты записываются в виде ионов, а слабые электролиты (газы, осадки) - в виде молекул;

2) оставим в ионно-молекулярной схеме реакции ионы, содержащие элементы, меняющие степень окисления (окислитель, восстановитель) а также ионы Н⁺ и ОН^-, характеризующие среду или молекула воды;

3) составить электронно-ионные уравнения отдельно для процессов восстановления и окисления, руководствуясь следующими правилами:

· если процесс протекает в кислой среде, то в ту часть полуреакции, где меньше атомов кислорода добавляют такое количество молекул воды, сколько кислорода не хватает, а в противоположную часть – соответсвующее число ионов водорода Н⁺. В результате число атомов элементов правой и левой частей полуреакций должно быть одинаковым

· если процесс протекает в щелочной среде, то в ту часть, в которой не хватает кислорода добавляют в два раза больше ионов ОН^-, чем не хватает кислорода, а впротивоположную часть – соответствующее количество молекул воды;

· если процесс протекает в нейтральной среде, то в левую часть полуреакции всегда добавляют молекулы воды, а в правую - либо ионы Н⁺ либо ОН^-

На основании закона сохранения массы и энергии, в левой и правой частях уравнения должно быть равенство числа частиц (ионов, атомов, молекул). Суммарное число и знак электрических зарядов слева и справа от знака равенства должны быть одинаковы.

Например:

1) в кислой среде:

Рассмотрим реакцию восстановления перманганата калия по схеме

KMnO₄ +Na₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O:

Запишем уравнение в ионно-молекулярном виде:

K ⁺+(MnO₄)^-+ 2Na ⁺+(SO₃)^2-+2H⁺+ (SO ₄ ) ^2-→ Mn²⁺+ (SO ₄ )^{2 -}+ 2Na ⁺+(SO₄)^2-+ 2K⁺ + (SO ₄ ) ^2-+H₂O

Составляем ионно-молекулярную схему реакции, показывающую ионы, содержащие элементы, меняющие степень окисления и ионы среды:

(MnO₄)^- + (SO₃)^2- + H⁺ → Mn²⁺ + (SO₄)^2- + H₂O

Составляем схемы превращений ионов:

(SO₃)^2- → (SO₄)^2-

(MnO₄)^- → (Mn)²⁺

Недостаток кислорода восполним молекулой воды, т. к. среда кислая, и уравняем число атомов водорода:

(SO₃)^2- + H₂O = (SO₄)^2- + 2H⁺

(MnO₄)^- + 8H⁺ = Mn²⁺ + 4H₂O

Сосчитаем заряды в левой и правой частях схемы и найдем число отданных и принятых электронов.

5 (SO₃)^2- + H₂O - 2e^- = (SO₄)^2- + 2 H⁺ процесс окисления

10 -2 0

восстановитель

2 (MnO₄)^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn²⁺ + 4H₂O процесс восстановления

+7 +2

окислитель

Уравниваем число отданных и принятых электронов, найдя множители 2 и 5. Умножаем каждое уравнение на соответствующий множитель и почленно складываем их (электроны при этом сокращаются), получаем:

5(SO₃)^2- + 5H ₂ O +2(MnO₄)^- + 16H⁺ = 5(SO₄)^2- + 10H⁺ + 2Mn²⁺ + 8H ₂ O

Приводим подобные члены:

5(SO₃)^2- + 2(MnO₄)^- + 6H⁺ = 5(SO₄)^2- + 2Mn²⁺ + 3H₂O

От полученного ионно-молекулярного уравнения переходим к полному молекулярному уравнению, при этом коэффициенты, находящиеся перед ионами ставим перед молекулами содержащие эти ионы:

5Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O

2 ) в нейтральной среде:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O → MnO₂ + KOH + Na₂SO₃

_{нейтральная}

_срела

K⁺ +(MnO₄)^- +2Na⁺ +(SO₃)² +H₂O → MnO₂ +K⁺ +OH^- +2Na⁺ +(SO₃)^2-

(MnO₄)^- +(SO₃)² +H₂O→ MnO₂ + OH +(SO₃)^2-

(MnO₄)^- + 2H₂O = (MnO₂)^- + 4OH^-

(SO₃)^2- + H₂O = (SO₄)^2- + 2H⁺

2 (MnO₄)^- + 2H₂O +3e = (MnO₂)^- + 4OH^- процесс восстановления

6 -1 -4

3 (SO₃)^2- + H₂O – 2e = (SO₄)^2- + 2H⁺ процесс окисления

-2 0

2MnO₄^- + 4H₂O + 3SO₃^2- + 3H₂O = 2MnO₂ + 8OH^- + 3SO₄^2- + 6H⁺

2MnO₄^- + 7H₂O + 3SO₃^2- = 2MnO₂ + 6H₂O + 3SO₄^2- + 2OH^-

2MnO₄^- + H₂O + 3SO₃^2- = 2MnO₂ + 3SO₄^2- + 2OH^-

В молекулярном виде:

2KMnO₄ + H₂O + 3Na₂SO₃ = 2MnO₂ + 3Na₂SO₄ + 2KOH

3) в щелочной среде:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + KOH → K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Дата добавления: 2014-10-15