Вопрос №3. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
Применяются два вида составления уравнений окислительно-восстановительных реакций:
1) Метод электронного баланса.
2) Метод полуреакций.
По методу электронного баланса сравнивают степени окисления атомов в исходных и конечных веществах, причем число электронов отданных восстановителем, должно ровняться числу электронов, присоединенных окислителем.
Метод полуреакций применяется для реакций между газообразными, твердыми или жидкими веществами, протекающих без электролитической диссоциации.
Например: 1) Метод электронного баланса
+3 +7 +5 +2
H3AsO3 + KMnO4 + H2SO4 →H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
Ортомышьяковистая Ортомышьяковая
кислота кислота
Из схемы реакции видно, что степень окисления атома мышьяка до реакции +3 , после +5, степень окисления марганца изменилась от +7 до +2.
Отражаем это изменение степени окисления в электронных уравнениях.
Восстановитель As+3 – 2e- = As+5 5 процесс окисления
Окислитель Mn+7 +5e- = Mn+2 2 процесс восстановления
или методом полуреакций
MnO4- + 8H+ +5e = Mn+2 + 4H2O 2
H3AsO3 + H2O – 2e = H3AsO4 + 2H+ 5
Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно общему числу электронов, принятых окислителем. Найдя наименьшее общее кратное определяем, что молекул восстановителя должно быть 5, а молекул окислителя 2, т.е. находим соответствующие коэффициенты в уравнении.
|
|
Уравнение будет иметь вид:
5H3AsO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5H3AsO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
При составлении уравнений окислительно-восстановительной реакции соблюдают последовательность в исходных веществах записывают сначала восстановитель, затем окислитель и среду, а в продуктах реакции – продукт окисления восстановителя, продукт восстановления окислителя и побочные продукты.
2)Метод полуреакций
Правила составления уравнений ионно-электронным методом
1) Если исходные соединения или ионы содержат больше атомов кислорода, чем продукты реакции, то в кислых растворах избыток кислорода связывается ионами водорода с образованием молекул воды:
MnО-4 + 8H+ + 5e→ Mn+2 + 4H2O,
а в нейтральных и щелочных – молекулами воды с образованием гидроксид ионов
NO-3 + 6H2O→ NH3 + 9OH- (нейтральная или щелочная)
MnО-4 + 2H2O +3e→MnO2 ↓ + 4OH-
2) Если исходные соединения содержат меньше атомов кислорода, чем продукты реакции, то недостаток кислорода восполняется в кислой и нейтральной средах за счет молекул воды с образованием ионов водорода,
|
|
I2 + 6H2O→2 IO-3 + 12H+ +10e (кислая или нейтральная)
а в щелочной среде – за счет гидроксид-ионов, с образованием молекул воды.
CrO-2 + 4OH- = CrO-24 + 2H2O + 3e
SO3-2 + H2O – 2e → SO4-2 + 2H+
SO3-2 + 2OH- -2e → SO4-2 + H2O
Это же правило, но в более короткой формулировке:
1) если исходные вещества полуреакции содержат больше кислорода, чем продукты реакции, то в кислых растворах освобождающийся кислород связывается в воду, а в нейтральных и в щелочных в гидроксид ион (OH-)
O2-+2H+ = H 2O
O2-+HOH = 2OH-
2) если исходные вещества содержат меньше атомов кислорода, чем образующие, то недостаток их восполняется в кислых и нейтральных растворах за счет молекул воды, а в щелочных за счет гидроксид - ионов.
H2O = O2-+2H+
2OH- = O2-+ H2O
2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH = 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O
|
MnO4- + e = MnO42- 2
SO3-2 + 2OH - 2e = SO4-2+H2O 1
2MnO43- + SO3-2 + 2OH- = 2MnO42 -+ SO42- + H2O
Метод полуреакций (электронно – ионный метод) применяют для реакций, протекающих в растворах.
Электронно-ионные уравнения точнее отражают истинные изменения веществ в процессе окислительно-восстановительной реакции и облегчают составление уравнений этих процессов в ионно-молекулярной формуле.
|
|
Ионно - электронный метод ( метод полуреакций ) – основан на составлении раздельных ионных уравнений полуреакций – процессов окисления и восстановления – с последующим их суммированием в общее ионное уравнение.
Главные этапы:
1)записывается общая молекулярная схема
K2Cr2O7 + Fe + H2SO4 →Cr2(SO4)3 + FeSO4 + H2O
2)составляется ионная схема реакции. При этом сильные электролиты представлены в виде ионов, а слабые электролиты, осадки и газы – в молекулярном виде. В схеме определяется частица, определяется характер среды ( H+,H2O или OH-)
Cr2O72- + Fe + H+ →Cr3+ + Fe2+
3) Cоставляются уравнения 2-х полуреакций.
а) уравнивается число всех атомов, кроме водорода и кислорода
Cr2O72- + H+→ 2Cr3+
Fe→ Fe2+
б) уравнивается кислород с использованием молекул H2O или связывания его в H2O
Cr2O72- + 14H+ → 2Cr3+ + 7 H2O
в)уравниваются заряды с помощью прибавления электронов
Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7 H2O
Fe – 2e → Fe2+
4) уравнивается общее число участвующих электронов путем подбора дополнительных множителей по правилу наименьшего кратного и суммируются уравнения обеих полуреакций.
|
|
Cr2O72- + 14H+ + 6e →2Cr3+ + 7 H2O 2 1
Fe – 2e → Fe2+ 6 3
Cr2O72- + 3Fe + 14H+ → 2Cr3+ + 3Fe2+ + 7 H2O
5) записываются уравнения в молекулярной форме, с добавлением ионов, не участвующих в процессе окисления- восстановления.
K2Cr2O7 + 3Fe +7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + FeSO4 + K2SO4 + + 7 H2O
Достоинства метода: видна роль среды, учитывается реальное состояние частиц в реакции, но применим лишь для реакций в растворах.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 381; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!