Слева записано электронейтральное вещество, справа считаем сумму зарядов

Расстановка коэффициентов методом электронного баланса, если в уравнении более 2 элементов меняют степени окисления.

Рассмотрим пример:

As₂S₃ + HNO₃ ® H₃AsO₄ + SO₂ + NO₂ + H₂O

В этом уравнении 2 восстановителя (мышьяк и сера) в составе одного вещества, поэтому в электронном балансе обязательно учитываются индексы из формулы исходного вещества, отданные восстановителями электроны суммируются:

2As ⁺³ – 4 e ®2As⁺⁵

3S^–2 – 18 e ® 3S⁺⁴ 22 e 1 восстановители

Окисление

N⁺⁵ + 1 e ® N⁺⁴ 22 окислитель

Восстановление

Перед азотом в левой и правой части уравнения ставим 22, перед мышьяковой кислотой – 2, перед сернистым газом – 3, уравниваем водород и проверяем правильность расстановки коэффициентов по кислороду.

As₂S₃ + 22 HNO₃ = 2H₃AsO₄ + 3SO₂ + 22 NO₂ + 8H₂O

Можно использовать и такую запись поведения восстановителя:

As₂S₃ – 22e ® 2As⁺⁵ + 3S⁺⁴

В рассмотренном примере степени окисления серы и мышьяка очевидны. Однако, встречаются вещества нестехиометрического состава, в которых определить степень окисления элементов затруднительно. Например, цементит Fe₃C.

Fe₃C + HNO₃ ® Fe(NO₃)₃ + CO₂ + NO₂ + H₂O

Чтобы не выяснять, какие в этом веществе степени окисления у элементов, воспользуемся выше приведенным приёмом:

Fe₃C – 13 e^- ® 3Fe⁺³ + C⁺⁴ 1

окисление

N⁺⁵ + 1 e ® N⁺⁴ 13

восстановление

Коэффициент 13 ставим перед оксидом азота, перед нитратом железа – 3, перед цементитом и углекислым газом коэффициенты не нужны. Пересчитываем азот в правой части (22), ставим 22 перед формулой азотной кислоты, уравниваем водород, проводим проверку по кислороду:

Fe₃C + 22HNO₃ ® 3Fe(NO₃)₃ + CO₂ + 13 NO₂ + 11H₂O

В случаях, когда 2 восстановителя находятся в составе одного вещества, элементам можно присваивать даже нереальные степени окисления, при этом будут получаться те же коэффициенты. Например, предположим, что углерод в цементите имеет степень окисления – 4, тогда степень окисления железа +4/3. Составим баланс с этими значениями:

3Fe ^+4/3 – 5 e ®3Fe⁺³

C^–4 – 8 e ® C^{+4 13 e}

Можно присвоить элементам такие степени окисления, чтобы степень окисления изменялась только у одного элемента. Пусть степень окисления железа +3 в исходном веществе и продукте, тогда степень окисления углерода в цементите – 9 (такого не бывает, но в данном случае мы весьма формально используем понятие степень окисления).

C^–9 – 13 e ® C⁺⁴

Опять восстановитель отдал 13 электронов.

ЗАДАНИЕ 2. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в следующих схемах реакций:

1) Na + HNO₃ ® NaNO₃ + N₂O + H₂O

2) K₂FeO₄ + H₂SO₄ ® Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O + O₂

3) H₂O₂ + KMnO₄ + HNO₃ ® Mn(NO₃)₂ + KNO₃ + H₂O + O₂

4) Ti₂(SO₄)₃ + KClO₃ + H₂O ® TiOSO₄ + KCl + H₂SO₄

5) Mn₃O₄ + KClO₃ + K₂CO₃ ® K₂MnO₄ + KCl + CO₂

6) Na₂S₄O₆ + KMnO₄ + HNO₃ ®Na₂SO₄ + H₂SO₄ + Mn(NO₃)₂ + KNO₃ + H₂O

7) Cu₂S + O₂ + CaCO₃ ® CuO + CaSO₃ + CO₂

8) FeCl₂ + KMnO₄ + HCl ® FeCl₃ + Cl₂ + MnCl₂ + KCl + H₂O

9) CuFeS₂ + HNO₃ ®Cu(NO₃)₂ + Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + NO + H₂O

10)KSCN + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + CO₂+ NO₂ + SO₂ + H₂O

11)Zn + Na₂SO₃ + HCl = ZnCl₂ + H₂S + NaCl + H₂O

12) SnCl₂ + HCl + K₂Cr₂O₇ = H₂[SnCl₆] + CrCl₃ + KCl + H₂O

13)Br₂ + MnSO₄ + NaOH ® MnO₂¯ + NaBr + Na₂SO₄ +H₂O

14)PbO₂ + Mn(NO₃)₂ + HNO₃ = HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ +H₂O

15)K₂Cr₂O₇ + Al + H₂SO₄ → CrSO₄ + Al₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

16)FeCl₂ + KClO₄ + HCl → FeCl₃ + Cl₂ + KCl + H₂O

17)Na₂O₂ + KI + H₂SO₄ = I₂ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

18)HClO₃ + H₂SO₄ + FeSO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + HCl + H₂O

19)Si + HNO₃ + HF → SiF₄ + NO + H₂O

21)H₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → O₂ + MnSO₄ + K₂ SO₄ +H₂O

22)KMn O₄ + SnSO₄ + Н₂SO₄ → MnSO₄ + Sn(SO₄)₂ + К₂SO₄ + H₂O

23)(NH4)2SO4 + Ca(NO3)2 = N2 + O2 + H2O + CaSO4

24)CS₂ + KMnO₄ + KOH = S + MnO₂ +K₂CO₃ + H₂O

25)FeSO₄ + CrO₃ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O

26)CrCl₃ + H₂O₂ + KOH → K₂CrO₄ + KCl + H₂O

27)NaOCl + 2 KI + H₂SO₄ = NaCl + I₂ + K₂SO₄ + H₂O

28)P + CuSO₄ + H₂O = H₃PO₄ + Cu + H₂SO₄

29)Cu₂O + H₂SO₄ + KMnO₄ = CuSO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

30)KI + H₂SO_4(конц) = I₂ + H₂S + K₂SO₄ + H₂O

Тема 2. Окисление органических веществ. Зависимость продуктов реакции окисления органических веществ от среды. Применение метода электронного баланса в органических реакциях (метод макроподстановки).

Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ встречаются в заданиях С3 и вызывают наибольшие затруднения у школьников. Как правило, большинство выпускников пишут схемы окислительно-восстановительных реакций, показывая окислитель [O], не указывая продукты ОВР, кроме основного; вызывает затруднение и расстановка коэффициентов в органических ОВР.

На этом занятии мы рассмотрим:

1. Графический метод определения степени окисления в органических веществах;

2. Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ, их разновидности, определение продуктов реакции;

3. Метод макроподстановки при расставлении коэффициентов в органических ОВР

Дата добавления: 2014-12-27