Задание для самоконтроля № 5.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 7Следующая ⇒

 Составить уравнения самостоятельно:

PbO₂ + HCl à PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

Mn + O₂ à Mn₂O₇

Zn + HNO₃ à Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

CuI₂ à CuI + I₂

H₂S + H₂SO₄ à S + H₂O

NaI + NaNO₂ +   H₂SO₄à I₂ + NO₂ + Na₂SO₄ + H₂O

Как видно из уравнивания процессов, в которых получается большое количество продуктов, очень много приходится балансировать по атомам в конце уравнивания (водородных атомов, кислотных остатков). Существует еще один метод, в котором коэффициенты перед атомами воды или кислоты можно получить после электронного баланса.  

Б) Метод ионно - электронный (полуреакций)   основан на составлении ионных уравнений для процессов окисления восстановителя и восстановления окислителя с последующим суммированием их в общее ионное уравнение:  

       MnO₄^- +8H⁺ + 5 e à Mn²⁺ + 4 H₂O                            2 в-ие, ок-ль

                                                                    10

NO₂^- + H₂O - 2 e à NO₃^-- + 2H⁺                          5 ок-ие, в-ль

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

2KMnO₄ + 5 NaNO₂ + 3H₂SO₄ à 5NaNO₃ + 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 3 H₂O 

Область использования метода и его особенности.

 • этот метод чаще используют для уравнения   сложных реакций, приведенных выше в примерах 3 и 4;

       • этим методом уравнивают реакции, протекающие в растворах.  

• не обязательно знать и рассчитывать степени окисления элементов; достаточно знать какое вещество выступает в качестве окислителя, а какое - в качестве восстановителя;

• в полуреакциях кроме реагирующих ионов восстановителей и окислителей, баланс можно устанавливать с помощью молекул воды - Н₂О, катионов водорода -Н ⁺ , анионов гидроксогруппы - ОН^-; все зависит от среды, в которой протекает реакция; ионы Н⁺  и ОН^-  могут освобождаться из молекул

 20

воды или связываться в нее, отдавая атомы водорода или ОН^- в новые вещества или «прихватывая» их из исходных соединений.

• в полуреакциях записывают ионы исходных веществ, содержащие элементы восстановители и окислители, а также ионы полученных из них продуктов реакции. Это правило выполняется для  сильных электролитов. Слабые электролиты и не электролиты записываем полностью в виде молекул (вода, газы оксиды, осадки, комплексные ионы, простые вещества);

• удобно уравнивать реакции с участием органических веществ.

Правила уравнивания в различных средах:

Кислая среда

Рассмотрим реакцию из примера 4:

Na₂SO₃ + KM n O₄ + H₂SO₄ à MnSO₄ +K₂SO₄ + Na ₂ SO ₄ +H ₂O

Сульфит натрия выступает в качестве восстановителя, перманганат калия выступает в качестве окислителя (смотри классификацию окислителей и восстановителей) ;оба эти соединения - сильные электролиты.

Записываем полуреакции с ионами, в составе которых есть элементы окислители и восстановители:

SO₃^-2            à    SO₄^2-  

              MnO₄^-   à   Mn²⁺   

В одном из ионов в каждой полуреакции присутствует избыток атомов кислорода, а в другом (в противоположной части уравнения) – атомов кислорода меньше.

Так в первой полуреакции кислорода больше на 1 атом справа, а во второй полуреакции кислорода больше слева на 4 атома.

В стороне с меньшим числом атомов «О» добавляем молекулы воды в количестве, равном  разнице числа атомов кислорода:

SO₃^-2 + H₂O        à    SO₄^2-

                                                        (уравняли число атомов «О»)

               MnO₄^-   à   Mn²⁺  + 4H₂O

В стороне с большим числом атомов кислорода записываем катионы водорода количеством, равным числу атомов водорода в молекулах воды (если нет «Н» в других частицах):

    SO₃^-2 + H₂O à  SO₄^2-   + 2 H⁺

                                               (уравняли число атомов «Н»)

             MnO₄^-   +8 H⁺ à Mn²⁺  + 4H₂O

Подсчитываем общее число зарядов слева и справа:

    SO₃^-2 + H₂O            à    SO₄^2-   + 2 H⁺        

     -2 + 0 = -2                       -2 + (+2) = 0 

MnO₄^- + 8 H⁺     à Mn²⁺         +      4H₂O

    -1 + (+8) = +7                 +2 + 0 = +2

    В  левой части записать такое количество электронов, которое  уходит от восстановителя и присоединяется к окислителю:

    SO₃^-2 + H₂O - 2ē     à    SO₄^2-         + 2 H⁺        

     -2 + 0 = -2                      -2 + (+2) = 0   (от-2 до 0 ушли 2 ē )

MnO₄^- + 8 H⁺ + 5ē à Mn²⁺  + 4H₂O

    -1 + (+8) = +7         +2 + 0 = +2  (от +7 до +2 пришли 5 ē  )

    Далее, как и в методе электронного баланса рассчитываем значение наименьшего общего кратного и значения дополнительных множителей:

SO₃^-2 + H₂O - 2ē   à    SO₄^2-         + 2 H⁺            5 восст-ль, окисление

                                                                     10   

MnO₄^- +8 H⁺ + 5ē  à     Mn²⁺  + 4H₂O      2 ок-ль, восстановление

 Суммируем левую и правую части, умножая число частиц на дополнительные множители:

5 SO₃^-2 +5 H₂O + 2MnO₄^- +16 H⁺ ----à5 SO₄^2- +10H⁺  +2 Mn²⁺  + 8H₂O

и уничтожаем в левой и правой частях одинаковые частицы:

5 SO₃^-2 +5 H₂O + 2MnO₄^- +16 H⁺ ----à5 SO₄^2- +10H⁺  +2 Mn²⁺  + 8H₂O

                                           6                                                     3

 Проверяем суммарные заряды слева и справа:

5 SO₃^-2   + 2MnO₄^- +6 H⁺         à5 SO₄^2- + 2 Mn²⁺  + 3H₂O

- 10 + (-2) + (+6) = -6     -10 + (+4) + 0 = -6,

Вывод: баланс составлен правильно.

 22

Переносим коэффициенты к соответствующим молекулам (в том числе к молекулам воды и серной кислоты: это 1-ое преимущество перед методом электронного баланса):

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

Затем проверяем количества атомов калия (К): здесь уже в наличии равенство:             2К = К₂ 

Для большей уверенности просчитываем  баланс по атомам серы

( можно не делать в этом случае).

Проверяем равенство атомов кислорода: 35 = 35

Фактически, запись всего процесса уравнивания должна выглядеть короче, так как большинство действий проводим устно и записываем у одних и тех же полуреакций:

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

SO₃^-2 + H₂O - 2ē   à   SO₄^2-          + 2 H⁺              5 восст-ль, окисление

                                                                       10   

MnO₄^- +8 H⁺ + 5ē  à Mn²⁺  + 4H₂O      2 ок-ль, восстановление

5 SO₃^-2 +5 H₂O + 2MnO₄^- +16 H⁺      à 5 SO₄^2- +10H⁺  +2 Mn²⁺  + 8H₂O

                                            6                                                         3

- 10 + (-2) + (+6) = -6                  -10 + (+4) +0 = -6,

Реально процесс, протекающий в ОВР в кислой среде сопровождается освобождением избыточного кислорода в форма О^2- и связыванием каждой такой частицы  двумя катионами водорода 2Н⁺ в воду (смотри сводную таблицу ниже)

 Щелочная среда

Na₂SO₄ + KM n O₄ + NaOH à K ₂M n O₄ +Na₂ MnO₄ +Na ₂ SO ₄+H₂O                      

Сульфит натрия выступает в качестве восстановителя;

Перманганат калия выступает в качестве окислителя.

Записываем полуреакции с ионами, в составе которых есть элементы окислители и восстановители:

SO₃^-2            à    SO₄^2-

              MnO₄^-   à   MnО^2-   

                                                                                                            23

В первой полуреакции  атомов кислорода больше на 1 атом справа, а во второй полуреакции  количества кислорода  одинаковое.

В стороне с меньшим числом атомов «О» добавляем  гидроксид-ионы в количестве в два раза большем от разницы атомов кислорода:

SO₃^-2 + 2ОН^-   à  SO₄^2-      

                                                        (уравняли число атомов «О»)

MnO₄^-   à    MnО^2-   

В стороне с большим числом атомов кислорода (SO₄^2-) записываем молекулы воды, в количестве, равном разнице атомов кислорода:

SO₃^2- + 2 OH ^-  à S O₄^2- + H₂O       

                                                        (уравняли число атомов «Н»)

MnO₄^-              à MnO₄^2--                            

Подсчитываем общее число зарядов слева и справа:

    SO₃^-2 + 2OН^-            à    SO₄^2-            + H₂O

     -2 + (-2) = -4                     -2 +  0 = -2 

       MnO₄^-              à             MnО^2-  

            -1                                            -2  

В левой части записать такое количество электронов, которое уходит от восстановителя и присоединяется к окислителю:

    SO₃^-2 + 2OН^-   -2 ē à      SO₄^2-   + H₂O

     -2 + (-2) = -4                     -2 + 0 = -2 

       MnO₄^- +1 ē  à             MnО^2-  

          -1                                        -2     

Рассчитиываем НОК и дополнительные множители:

       SO₃^-2 + 2OН^- -2 ē à  SO₄^2- + H₂O     1 восст-ль, окисление

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману