fbpx
Предметы

Методы уравнивания в ОВР

Для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций часто используется метод электронного баланса. В основе его лежит следующее правило: общее число электронов, отданных восстановителем, в точности равно числу электронов, принятых окислителем. На этом принципе основан способ расстановки коэффициентов в ОВР методом электронного баланса.

Разберем примеры на выставление коэффициентов в уравнениях методом электронного баланса.

Пример 1.

Р + КClO3 → KCl + P2O5

1) Расставляем степень окисления у каждого элемента:

Р0 + К+1Cl+5O3-2 → K+1Cl-1 + P2+5 O5-2

2) Фосфор и хлор изменили степень окисления. Составляем электронные уравнения, записываем найденные числа электронов за черту, находим общее кратное:

Р0 − 5e → P+5           5   30 6 окисление, Р0 восстановитель

Cl+5 + 6e → Cl-1      6          5 восстановление, Cl+5 окислитель

*Чтобы определить число отданных и присоединённых электронов, составляем уравнение по изменению степени окисления элемента (первоначальное число электронов + х = конечное число электронов). Только в электронном уравнении число электронов записываем с противоположным знаком (-х).

Так, у фосфора:

0+х=+5

х=+5

В уравнении число электронов записываем с противоположным знаком (-5е).

У хлора:

+5+х=-1

х=-1-5=-6

В уравнении число электронов записываем с противоположным знаком (+6е).

3) Выставляем полученные основные коэффициенты: 

6 к Р0, 5 к Cl+5.

4) Подбираем коэффициенты к остальным элементам:

0 + 5К+1Cl+5O3-2 → 5K+1Cl-1 + 3P2+5 O5-2

Пример 2.

H3AsO3 + KMnO4 + H2SO4 → H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

1)    Расставляем степени окисления элементов:

H3+1As+3O3-2 + K+1Mn+7O4-2 + H2+1S+6O4-2→ H3+1As+5O4-2 + Mn+2S+6O4-2+ K2+1S+6O4-2 + H2O-2

2) 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:

As+3 – 2e = As+5    2   10    5 окисление, As+3 восстановитель

Mn+7 +5e = Mn+2  5      2    восстановление, Mn+7, окислитель

*Число отданных электронов у мышьяка:

+3+х=+5

х=+5-3

х=+2

В уравнении число электронов записываем с противоположным знаком (-2е).

Число принятых электронов у магния:

+7+х=+2

х=+2-7

х=-5

В уравнении число электронов записываем с противоположным знаком (+5е).

3) Выставляем полученные основные коэффициенты: 5 к As+3, 2 к Mn+7.

4) Подбираем коэффициенты к остальным элементам:

5H3AsO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5H3AsO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Существует также метод уравнивания ОВР методом полуреакций. Рассмотрим примеры ниже.

Пример 1.

Рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в кислой среде.

1) Составить схему реакции:

Записать исходные вещества и продукты реакции:

Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 = Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

2) Записать уравнение в ионном виде

В уравнении сократим те ионы, которые не принимают участие в процессе окисления-восстановления:

SO32- + MnO4 + 2H+ = Mn2+ + SO42- + H2O

3) Определить окислитель и восстановитель и составить полуреакции процессов восстановления и окисления.

В приведенной реакции окислитель — MnO4 принимает 5 электронов восстанавливаясь в кислой среде до Mn2+. При этом освобождается кислород, входящий в состав MnO4, который, соединяясь с H+ образует воду:

MnO4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O

Восстановитель SO32- — окисляется до SO42-, отдав 2 электрона. Как видно образовавшийся ион SO42- содержит больше кислорода, чем исходный SO32-. Недостаток кислорода восполняется за счет молекул воды и в результате этого происходит выделение 2H+:

SO32- + H2O — 2e = SO42- + 2H+

4) Найти коэффициенты для окислителя и восстановителя

Необходимо учесть, что окислитель присоединяет столько электронов, сколько отдает восстановитель в процессе окисления-восстановления:

MnO4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O      |2             окислитель, процесс восстановления

SO32- + H2O — 2e = SO42- + 2H+          |5             восстановитель, процесс окисления

5) Просуммировать обе полуреакции

Предварительно умножая на найденные коэффициенты, получаем:

2MnO4 + 16H+ + 5SO32- + 5H2O = 2Mn2+ + 8H2O + 5SO42- + 10H+

Сократив подобные члены, находим ионное уравнение:

2MnO4 + 5SO32- + 6H+ = 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O

6) Записать молекулярное уравнение

Молекулярное уравнение имеет следующий вид:

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Пример 2.

Далее рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в нейтральной среде.

Na2SO3 + KMnO4 + H2O = Na2SO4 + MnO2 + KOH

В ионном виде уравнение принимает вид:

SO32- + MnO4 + H2O = MnO2 + SO42- + OH

Также, как и предыдущем примере, окислителем является MnO4, а восстановителем SO32-.

В нейтральной и слабощелочной среде MnO4 принимает 3 электрона и восстанавливается до MnО2. SO32-— окисляется до SO42-, отдав 2 электрона.

Полуреакции имеют следующий вид:

MnO4 + 2H2O  + 3e = MnО2 + 4OH       |2             окислитель, процесс восстановления

SO32- + 2OH— 2e = SO42- + H2O               |3             восстановитель, процесс окисления

Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:

3SO32- + 2MnO4 + H2O =2MnO2 + 3SO42- + 2OH

3Na2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

Пример 3.

Составление уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в щелочной среде.

Na2SO3 + KMnO4 + KOH = Na2SO4 + K2MnO4 + H2O

В ионном виде уравнение принимает вид:

SO32- + MnO4 + OH = MnO2 + SO42- + H2O

В щелочной среде окислитель MnO4 принимает 1 электрон и восстанавливается до MnО42-. Восстановитель SO32-— окисляется до SO42-, отдав 2 электрона.

Полуреакции имеют следующий вид:

MnO4 + e = MnО2                                           |2             окислитель, процесс восстановления

SO32- + 2OH— 2e = SO42- + H2O         |1             восстановитель, процесс окисления

Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:

SO32- + 2MnO4 + 2OH = 2MnО42- + SO42- + H2O

Na2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2K2MnO4 + 3Na2SO4 + 2KOH

Задания для самопроверки:

Задание 1

Сумма коэффициентов в уравнении реакции:

C  +  HNO3  →  CO2  +  NO  +  H2O

А) 10

B) 14

C) 16

D) 13

E) 12

Задание 2

Коэффициент перед восстановителем в реакции:

H2SO4  +  Cu  →  SO2  +  H2O  +  CuSO4

А) 1

B) 2

C) 4

D) 5

E) 6

Задание 3

Сумма коэффициентов в правой части уравнения реакции:

NH3  +  KMnO4  +  KOH  →  KNO3  +  K2MnO4  +  H2O

А) 10

B) 18

C) 12

D) 17

E) 15

Задание 4

Коэффициент перед окислителем у уравнении реакции:

P  +  HNO3  +  H2O  →  H3PO4  +  NO

А) 6

B) 3

C) 2

D) 5

E) 7

Задание 5

Сумма коэффициентов в левой части уравнения реакции:

NaI  +  NaIO3  +  H2SO4  →  I2   +  Na2SO4  +  H2O

А) 11

B) 9

C) 12

D) 10

E) 8

Ответы:

1 – C, 2 –  A, 3 – E, 4 –  D, 5 –  B.

Понравилась статья? Оцени:
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
Загрузка...
Полезный материал? Поделись им со своими друзьями, пусть они тоже почитают
Я нашёл ошибку Если вы обнаружили ошибку, свяжитесь с нами с помощью короткой формы обратной связи
О чем эта статья: