Метод электронно-ионных полуреакций

Составление уравнений ОВР данным методом рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

· рассчитать степени окисления атомов элементов и по изменению степеней окисления определить окислитель и восстановитель;

· составить ионную схему реакции, выделить окислительно-восстановительные пары;

· составить электронно-ионные уравнения полуреакций окисления и восстановления, в которых уравнять число атомов элементов и заряд обеих частей полуреакций в определённой очерёдности:

^· число атомов элементов, отличающихся от кислорода и водорода,

^· число атомов кислорода,

^· число атомов водорода,

^· заряд обеих частей полуреакций;

· суммировать уравнения полуреакций с учётом дополнительных множителей, подобранных таким образом, чтобы уравнять число принятых и отданных электронов;

· в полученном ионном уравнении при необходимости выполнить алгебраические преобразования, и на его основе составить молекулярное уравнение.

Последовательность составления уравнений рассмотрим на конкретных примерах ОВР с заданными продуктами.

Пример 1. Реакция в кислой среде между перманганатом калия и нитритом натрия. Схема реакции:

· Составляем ионную схему реакции, записав, как в ионных уравнениях, сильные растворимые электролиты в виде ионов, а остальные вещества виде молекул:

K⁺ + MnO₄^- + NO₂ ^- + 2H⁺ + SO₄^2- ® Mn²⁺ + NO₃^- +.

Рассчитываем степени окисления элементов, определяем окислитель и его восстановленную форму, восстановитель и его окисленную форму – окислительно-восстановитель-ные пары:

MnO₄^- ® Mn²⁺;

NO₂^- ® NO₃^-.

· Составляем уравнения полуреакций. Уравниваем в левой и правой частях каждой полуреакции число атомов всех элементов. Число атомов марганца и азота одинаково в обеих частях полуреакций. Уравнивание числа атомов кислорода и водорода выполняют с учётом среды, в которой происходит реакция. Если ОВР проходит в кислой среде, для уравнивания числа атомов кислорода и водорода в уравнения полуреакций можно включать только молекулы воды и ионы водорода:

MnO₄^- + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O

NO₂^- + H₂O → NO₃^- + 2H⁺.

Таким образом, чтобы уравнять число атомов кислорода, а затем атомов водорода в кислой среде, необходимо в ту часть уравнения полуреакции, где недостаёт n атомов кислорода, вписать n молекул воды, а в противоположную часть 2n ионов водорода.

· Уравниваем сумму зарядов ионов в левой и правой частях полуреакций, записывая в левую часть необходимое число электронов со знаками (+) или (–).

В первой полуреакции алгебраическая сумма зарядов ионов в левой части равна -1 + 8(+1) = +7, в правой равна +2, для уравнивания зарядов необходимо к левой части прибавить 5 электронов.

MnO₄^- + 8H⁺ + 5= Mn²⁺ + 4H₂O.

В левой части второй полуреакции надо вычесть 2 элек-трона:

NO₂^- + H₂O - 2= NO₃^- + 2H⁺.

· Уравниваем число отданных и принятых электронов наименьшими множителями – коэффициентами и суммируем уравнения, умножив каждое слагаемое на соответствующий коэффициент:

MnO₄^- + 8H⁺ + 5= Mn²⁺ + 4H₂O 2

NO₂^- + H₂O - 2= NO₃^- + 2H⁺ 5

2MnO₄^- + 5NO₂^- +16H⁺ +5H₂O = 2Mn²⁺ + 5NO₃^- + 10H⁺ + 8H₂O

· Приводим подобные члены в суммарном уравнении

2MnO₄^- + 5NO₂^- + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 5NO₃^- +3H₂O,

и по полученному краткому ионному уравнению дописы-ваем молекулярное уравнение:

2KMnO₄+ 5NaNO₂+H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5NaNO₃ +3H₂O + K₂SO₄.

· (Пояснить появление K₂SO₄ в продуктах реакции) Уравнение считается законченным, когда в продуктах реакции и исходных веществах содержится одинаковое число атомов каждого элемента.

Пример 2. Реакция между сульфатом марганца (II) и гипохлоритом калия в щелочной среде:

MnSO₄ + KClO + NaOH ® MnO₂ + Cl^– + ….

Уравнение составляем в той же последовательности, которая приведена для реакций в кислой среде.

· Ионная схема реакции:

Mn²⁺ + SO₄^2– + K⁺ + ClO^– + Na⁺ + OH^– ® MnO₂ + Cl^– +...

· Схемы полуреакций:

Mn²⁺ ® MnO₂,

ClO^– ® Cl^–.

В исходных реагентах дана щелочь – NaOH, поэтому уравнения полуреакций составляем с учетом щелочной среды: число атомов кислорода и водорода уравниваем гидроксид-ионами ОН^- и молекулами воды:

Mn²⁺ + 4OH^– ® MnO₂ + 2H₂O,

ClO^– + H₂O ® Cl^– + 2OH^–.

Дата добавления: 2013-12-13