Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Метод ионно-электронного баланса




Этот метод основан на составлении ионных уравнений для процессов окисления и восстановления с последующим суммированием их в общее уравнение. Метод полуреакций рекомендуется для реакций, протекающих в водном растворе при участии ионов сильных электролитов. При составлении баланса электронов учитывается реально существующие молекулы, ионы, а так же реакция среды.

На примере реакции, изложенной выше, рассмотрим порядок составления уравнений этим методом:

1. Записывают молекулярное уравнение реакции с указанием степеней окисления элементов, участников ОВР, с определением окислителя и восстановителя: +7 -1 +2 0

KMnO4 + HClконц = MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O.

окисл восст

2. Записывают уравнение в ионной форме:

+7 -1 0

K+ + MnO4- + H+ + Cl- = Mn2+ + 2Cl- + Cl2 + K+ + Cl- + H2O.

3. Составляют уравнения полуреакций окисления и восстановления в ионном виде. Слабые электролиты, газы и нерастворимые соединения записывают в виде молекул. Уравнивают суммарные заряды ионов и электронов в правой и левой частях равенств. Подводят баланс электронов:

MnO4- + 5 +8H+ = Mn2+ + 4Н2О 2

2Cl- - 2 = Cl2 5

 

4. С учетом полученных множителей суммируют уравнения полуреакций:

2MnO4- + 16H+ + 102Cl- = 2Mn2+ + 8Н2О + 5Cl2.

Если в разных частях полученного уравнения есть повторяющиеся молекулы и ионы, то их нужно сократить.

 

5. Найденные коэффициенты поставить в молекулярном уравнении:

2KMnO4 + HClконц = 2MnCl2 + 5Cl2 + KCl + 8H2O.

 

6. Уравнять ионы и молекулы, назадействованные в полуреакциях:

2KMnO4 + 16HClконц = 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O.

 

7. Правильность уравнения проверить по количеству атомов кислорода в разных частях равенства:

Слева – 8 атомов кислорода; справа – 8 атомов кислорода.

 

Задачи и упражнения

Пример 1. Расставить степени окисления атомов в левых и правых частях уравнений и определить, какие из этих реакций являются окислительно-восстановительными:

Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O

Zn+ H2SO4 = ZnSO4 + H2

ZnO+ H2 = Zn + H2O.

 

Решение:

1. Расставим степени окисления в первом уравнении:

+2 -2 +1 +1 +6 -2 +2 +6 -2 +1 -2

Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O

Установлено, что у всех химических элементов в этом уравнении степени окисления не изменяются, следовательно, эта просто реакция ионного обмена.

2. Во втором уравнении:

0 +1 +6 -2 +2 +6 -2 0

Zn+ H2SO4 = ZnSO4 + H2

изменение степеней окисления происходит у двух химических элементов: у Zn она повышается с 0 до +2, следовательно, исходное вещество металл цинк является восстановителем; а у атома Н в серной кислоте степень окисления +1 понижается до 0 в простом веществе Н2, следовательно, исходное вещество серная кислота является окислителем. Данная реакция окислительно-восстановительная.

3. В третьем уравнении:

+2 -2 0 0 +1 -2

ZnO+ H2 = Zn + H2O

наблюдается также изменение степеней окисления: повышение этой характеристики происходит у атомов водорода (от 0 в исходном веществе Н2 до +1 в продукте реакции Н2О); понижение степени окисления имеет место у атомов цинка (от +2 в ZnO до 0 в металлическом Zn). Следовательно, данная реакция является окислительно-восстановительной, где роль окислителя выполняет оксид цинка (а именно атом Zn+2), восстановитель – молекулярный водород.

 

Пример 2. Методом электронного баланса подобрать коэффициенты в уравнении:

C + HNO3 → CO2 + NO + H2O.

Решение:

1. Найдем степени окисления элементов, определим окислитель и восстановитель: 0 +5 +4 +2

C + HNO3 → CO2 + NO + H2O

восс окисл

у атомов углерода степень окисления повышается, следовательно, это вещество является восстановителем, а азотная кислота – окислитель, т.к. у атома азота степень окисления понижается.

2. Составим электронные уравнения и подведем баланс электронов:

0 +4

C – 4 = C 3

+5 +2

N + 3 = N 4

3. Полученные множители расставляем в виде коэффициентов перед формулами веществ, содержащих атомы, указанные в электронных уравнениях:

3C + 4HNO3 → 3CO2 + 4NO + H2O.

4. Уравниваем атомы водорода в левой и правой частях уравнения. Окончательное уравнение будет иметь вид:

3C + 4HNO3 → 3CO2 + 4NO + 2H2O.

Правильность написания уравнения подтверждается подсчетом атомов кислорода: в левой части их 4 · 3 = 12 и в правой 3 · 2 + 4 + 2 =12.

 

Пример 3. Методом ионно-электронного баланса подобрать коэффициенты в схеме окислительно-восстановительной реакции:

NaJ + NaJO3 + H2SO4 = J2 + Na2SO4 + H2O.

Решение:

1. Найдем степени окисления элементов, определим окислитель и восстановитель: -1 +5 0

NaJ + NaJO3 + H2SO4 = J2 + Na2SO4 + H2O.

восс окис

Один и тот же химический элемент йод в одном исходном веществе имеет минимальную степень окисления (-1), следовательно, йодид натрия является восстановителем, а йодат натрия, где у йода с.о. = +5, является окислителем.

2. Запишем уравнение в ионном виде:

+5 0

Na+ + J- + Na++ JO3- + 2H+ + SO42- = J2 + 2Na+ + SO42- + H2O.

3. Составим уравнения полуреакций и подведем баланс электронов:

J- - 1 = J 5

JO3- - 5 + 6H+ = J + 3H2O 1

4. Почленно с учетом множителей, полученных для каждого из уравнений полуреакции, сложим эти два уравнения:

J- - 1 = J 5

JO3- - 5 + 6H+ = J + 3H2O 1

5 J- + JO3- + 6H+ = 3 J2 + 3H2O

5. Полученные коэффициенты расставляем в молекулярном уравнении, уравняв атомы Na в левой и правой частях уравнения:

5NaJ + NaJO3 + 3H2SO4 = 3J2 + 3Na2SO4 + 3H2O.

Правильность написания уравнения подтверждается подсчетом атомов кислорода: в левой части их 3 + 4 · 3 = 15 и в правой 3 · 2 + 3 =15.

 

Пример 4. Какая масса перманганата калия потребуется для окисления сульфита калия массой 8 г, находящегося в нейтральном растворе.

 

Решение:

1. Составим уравнение реакции, учитывая, что продукты реакции зависят от реакции среды (см. п.9.6.), найдем степени окисления и определим окислитель и восстановитель:

+7 +4 +4 +6

KMnO4 + K2SO3 + H2O = MnO2 + K2SO4 + КOH.

окис восс

2. Решим это уравнение методом ионно-электронного баланса, как это было сделано выше:

+7 +4 +4 +6

K+ + MnO4- + 2K+ + SO32- + H2O = MnO2 + 2K+ +SO42- + К+ + OH-

 

MnO4- + 3 + 2H2O = MnO2 + 4ОН- 2

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

 
 


2MnO4-+ 4H2O + 3SO32- + 6ОН- = 2MnO2 + 8OH- + 3SO42- + 2О.

Сократив на 6ОН- и 3Н2О, получим:

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

3. Полученные коэффициенты расставляем в молекулярном уравнении, уравняем атомы К в левой и правой частях уравнения:

2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2КOH.

4. Расчет массы KMnO4 проводим согласно закону эквивалентов (глава 1) по формуле 1.6.:

Предварительно по формуле 1.5. рассчитаем Э(KMnO4) и Э(K2SO3):

Ответ: m(KMnO4) = 2,9057 г.

Вопросы для самопроверки

1. Чем отличаются окислительно-восстановительные реакции от других химических реакций?

2. Что такое окислитель, и как изменяется его степень окисления в результате реакции?

3. Что такое процесс окисления?

4. Какая реакция называется реакцией диспропорционирования?

5. Назовите простые вещества восстановители.

6. Какими окислительно-восстановительными свойствами обладают вещества, содержащие атомы с максимальной степенью окисления?


Раздел 2. РЕШЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ ЗАДАЧ *

 

Важнейшие понятия

Расчеты на приготовление растворов:

- процентной концентрации;

- молярной и нормальной;

- титр раствора.




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных