Складання рівнянь окисно-відновних реакцій

В окисно-відновних реакціях можуть брати участь тільки окисник і відновник, але частіше реакції такого типу мають складніший характер: в них бере участь ще середовище. В залежності від середовища продукти реакції можуть бути різні. Наприклад, в кислому середовищі відновлюється до Mn⁺², в нейтральному – до , а в лужному – до .

Розглянемо порядок складання рівнянь окисно-відновних реакцій за методом електронного балансу на прикладі взаємодії нітритної кислоти з калій перманганатом в кислому середовищі.

При складанні рівнянь окисно-відновних реакцій рекомендується дотримуватись такого порядку.

1. Скласти схему реакції, вказавши вихідні речовини і продукти реакції:

2. Визначити і записати ступені окиснення атомів, які змінили їх в ході реакції; знайти окисник і відновник:

відновник окисник

2. Записати електронні рівняння окиснення-відновлення для кожного з елементів, які змінили ступені окиснення:

- окиснення;

- відновлення.

3. Визначити найменше спільне кратне для чисел електронів, відданих однією частинкою відновника і прийнятих однією частинкою окисника. Найменше спільне кратне записують зліва, а множники, на які необхідно помножити електронні рівняння для досягнення електронного балансу, записують справа від рівнянь:

Знайдені множники і є коефіцієнтами в рівнянні реакції перед сполуками, що містять відповідні елементи. У випадках, коли в одній молекулі міститься більше одного атома елементу, що бере участь в обміні електронів, множник необхідно поділити на число атомів цього елемента в молекулярній формулі його сполуки:

4. Зрівняти число атомів інших елементів в правій і лівій частинах рівняння (окрім Н і О).

В правій частині рівняння є три залишки сульфатної кислоти, отже, в реакції бере участь три молекули сульфатної кислоти:

5. Зрівняти число атомів Гідрогену і Оксигену. Тоді молекулярне рівняння буде мати вигляд:

Для підбору коефіцієнтів в рівняннях окисно-відновних реакцій, що відбуваються в розчинах електролітів, користуються електронно-йонним методом. Сутність його полягає в тому, що складаються допоміжні електронно-йонні рівняння, в яких показується перехід електронів від одних йонів і атомів до інших і враховується характер середовища (лужне, кисле, нейтральне), в якому відбувається реакція. Для зрівнювання числа атомів Оксигену і Гідрогену, що входять до складу йонів і молекул, які окиснюються або відновлюються, слід вводити в електронно-йонні рівняння молекули води і йони Гідрогену, якщо реакція відбувається в кислому середовищі, і молекули води і гідроксид-йони, якщо реакція відбувається в лужному середовищі.

Слід пам’ятати, що на один атом Оксигену, що вивільнюється з частинки (молекули, йону) окисника в кислому середовищі витрачається два йони Н⁺ і утворюється одна молекула води, а в нейтральному і лужному середовищі витрачається одна молекула води і утворюється 2 йони ОН^-; на один атом Оксигену, що приєднується до частинки відновника, витрачається в кислому і нейтральному середовищі одна молекула води і утворюється два йони Н⁺, а в лужному середовищі – два йони ОН^- і утворюється одна молекула води.

Розглянемо це на прикладі окиснення калій сульфіту калій перманганатом в кислому, нейтральному і лужному середовищі.

1. Реакція відбувається в кислому середовищі:

1.1. Складаємо схему реакції в молекулярній, а потім в йонній формі:

;

.

1.2. Визначаємо окисник і відновник, а також продукти окиснення і відновлення.

В наведеній реакції окисник MnO₄^- відновлюється до Mn²⁺, а відновник SO₃^2- окиснюється в SO₄^{2 -}.

1.3. Cкладаємо електронно-йонні рівняння для окисника і відновника з врахуванням Оксигену і Гідрогену.

Для зв’язування чотирьох атомів Оксигену, що входять до складу йона окисника MnO₄ ^-, необхідно ввести вісім йонів Н⁺, з яких утворюється чотири молекули води:

. (1)

На один атом Оксигену, що приєднується до частинки відновника, витрачається в кислому середовищі одна молекула води і утворюється два йони Н⁺:

(2)

1.4. Зрівнюємо число зарядів продуктів реакції і число зарядів вихідних речовин в йонних рівняннях для окисника (1) і відновника (2), для чого до першого додаємо , а від другого віднімаємо :

(3)

(4)

Враховуючи, що число електронів, прийнятих окисником, має дорівнювати числу електронів, відданих відновником, необхідно рівняння (3) помножити на 2, а рівняння (4) – на 5.

Отримаємо:

(5)

(6)

1.6. Для одержання сумарного йонного рівняння окисно-відновної реакції рівняння (5) і (6) складаємо:

2.7. З сукупності всіх йонів складаємо молекулярне рівняння:

.

3. Реакція відбувається в нейтральному середовищі:

- молекулярна форма;

- йонна форма.

електронно-йонні рівняння:

сумарне йонне рівняння;

молекулярне рівняння.

4. Реакція відбувається в лужному середовищі:

- молекулярна

форма;

- йонна форма.

молекулярно-йонні рівняння:

сумарне йонне рівняння;

молекулярне рівняння.

Дата добавления: 2015-05-24