Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ РЕАКЦИЙ



окисления – восстановления

Для составления уравнений ОВР надо знать свойства взаимодействующих веществ, учитывать значения окислительно-восстановительных потенциалов (ОВП) в разных средах (глава 5.4.2), на их основании определять направление протекания ОВР и уметь написать на этом основании продукты реакции правой части уравнения.

Правильно составленное уравнение реакции является выражением сохранения массы веществ. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы количество атомов одного и того же элемента в исходных веществах и продуктах реакции было одинаковым. Применяют два основных метода составления реакций окисления-восстановления:

– метод электронного баланса;

– метод ионно-электронного баланса (метод полуреакций).

Метод электронного баланса

В этом методе подсчет числа принятых и отданных электронов производится на основании значений степеней окисления элементов до, и после реакции.

Порядок нахождения коэффициентов в ОВР методом электронного баланса можно видеть из следующего примера. Пусть взаимодействует бромистый водород HBr с концентрированной серной кислотой. В результате взаимодействия образуется свободный бром Br2 и сернистый газ SO2. Подбор коэффициентов осуществляется в несколько этапов:

а) записывают схему ОВР в молекулярной форме:

;

б) определяют степень окисления элементов до и после реакции. Величину степени окисления записывают над символами, знак заряда указывают перед цифрой;

в) определяют, какие из элементов изменили степени окисления (в этой реакции бром и сера);

г) находят восстановитель и окислитель, рассуждая таким образом: ион брома, имевший окислительное число -1, перешел в нейтральный атом (приобрел окислительное число, равное нулю). Следовательно, ион брома потерял один электрон и является восстановителем, при этом он окислился. Окислительное число серы понизилось с +6 до +4, значит, сера S+6 в ионе SO42– присоединила 2 электрона и является окислителем, при этом она восстановилась;

д) записывают имевшее место в ходе реакции перемещение электронов в виде электронных уравнений, уравнивая число атомов слева и справа уравнений:

2Br¯ – 2ē = Brº2 процесс окисления
+ 2 ē = процесс восстановления ;

е) поскольку количество электронов отданных восстановителем и приобретенных окислителем, должно быть одинаковым, то подбираются множители для окислителя и восстановителя с тем расчетом, чтобы соблюдать это равенство. Для этого справа проводят вертикальную черту, пишут за ней соответствующие множители:



2Br- – 2e = Brº2
+ 2 ē =

 

Из баланса вытекает вывод, что на каждый атом серы должно приходиться два иона Br. Следовательно, с одной молекулой H2SO4 реагируют две молекулы HBr. Эти цифры проставляются перед соответствующими молекулами как коэффициенты:

2HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + 2H2O;

ж) далее, сравнивая левую и правую части схемы реакции, замечаем, что в левой части рассматриваемого примера имеется 4 атома водорода и 2 атома кислорода, которых недостает в правой части схемы. Очевидно, что в результате реакций образуется еще 2 молекулы воды;

и) составляется уравнение реакции в окончательном виде. Стрелку можно заменить на знак равенства:

2HBr + H2SO4 = Br2 + SO2 + 2H2O;

к) проверяется правильность составленного уравнения путем подсчета атомов кислорода и водорода в обеих частях уравнения.

Рассмотренный выше пример относится к числу простейших. При определении же коэффициентов ОВР, которые характеризуются наличием молекул кислот, оснований или воды в левой части уравнения (см. 1.4.1), задача усложняется необходимостью нахождения коэффициента перед молекулами упомянутых веществ.

Рассмотрим пример подбора коэффициентов для следующей ОВР, протекающей с участием молекулы кислоты:

H2S + KMnO4 + H2SO4 → S + K2SO4 + H2O + MnSO4

– 2ē = S° 5 процесс окисления
+ 5ē = 2 процесс восстановления

 

5H2S + 2KMnO4 + H2SO4 → 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O

Задача решается аналогично предыдущей до пункта «ж». Далее уравниваются числа атомов тех элементов, которые имеют постоянное окислительное число. Это касается щелочных и щелочноземельных металлов. В данной реакции число ионов калия в левой части реакции равно числу ионов калия в правой части реакции, поэтому дополнительные коэффициенты не вводятся.



Затем определяют коэффициент перед формулой кислоты.* Для этого подсчитывают число кислотных остатков правой части уравнения (в данном примере три) и вычитают из него число таких же кислотных остатков, содер-жащихся в восстановителе или окислителе (в данном случае кислота не играет роли ни окислителя, ни восстановителя, поэтому оно равно нулю), и по разности 3 – 0 = 3 находят коэффициент для молекулы кислоты перед кислотой ставится коэффициент три.

В последующем определяют число молекул образовавшейся воды. Для этого подсчитывается число атомов водорода в левой части уравнения, в данной реакции их 16, отсюда следует, что образуется 8 молекул воды (на образование воды пошел кислород, освободившийся при восстановлении KMnO4). Наконец, ставится коэффициент 8 перед водой и стрелка заменяется знаком равенства.

5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5S + MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Проверяется правильность составленного уравнения путем подсчета атомов кислорода в обеих частях уравнения.

Рассмотрим другой пример, когда в левой части уравнения имеется молекула основания.**

NaСrO2 + Br2 + NaOH = Na2CrO4 + NaBr + H2O

В щелочной среде подбор коэффициентов осуществляется так же, как это делалось выше, до пункта «ж».

Na O2 + Br°2 + NaOH → Na2 4 + Na + H2O

– 3ē =
Br2 +2ē = 2Br¯

2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH – 2Na2CrO4 + 6NaBr + H2O

Затем коэффициент перед молекулой основания находят как разницу между числом ионов металлов (в данном случае ионов Na+), входящих в состав молекулы щелочи, и числом тех же ионов (если таковые имеются), входящих в состав молекул восстановителя и окислителя. В данном примере этот коэффициент равен 10 – 2 = 8. Перед молекулой щелочи ставится найденный коэффициент. По числу атомов водорода в левой части уравнения находят коэффициент перед молекулой воды. В данном примере он равен 4. Все найденные коэффициенты расставляются, и стрелка заменяется знаком равенства.

Проверяется правильность составленного уравнения путем подсчета атомов кислорода в обеих частях уравнения.

Метод электронного баланса применим для любых ОВР, протекающих в растворах, расплавах, твердых системах гомогенного и гетерогенного характера, например, при сплавлении, обжиге, горении и т.д. Вследствие того, что понятия – «окислительное число» или «степень окисления» имеют формальный характер, то используемые при этом схемы также являются формальными и поэтому применительно к растворам не отражают реально протекающих в них процессов.

Метод неудобен для подсчета окислительного числа элементов в перекисных, органических, полисульфидных соединениях, в полииодидах, некоторых комплексных соединениях и т.д., написание структурных формул которых вызывает значительные затруднения.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!