Расчет коэффициентов уравнений окислительно-восстановительных реакций с помощью ионно-электронных схем
Используя схемы электронного баланса можно поставить коэффициенты в уравнение окислительно-восстановительной реакции к окислителю, восстановителю, восстановленной и окисленной формам. Ионно-электронные схемы дают возможность поставить коэффициенты и к ионам Н+ и ОН- , и к молекулам Н2О. Ионно-электронные схемы удобно применять для реакций с участием веществ, в которых трудно определить степени окисления элементов, например KCNS или CH3CH2OH. При составлении уравнений полуреакций малорастворимые соли, слабые электролиты и газообразные вещества следует писать в молекулярном виде. Ионно-электронные схемы составляются различно, в зависимости от реакции среды. Реакции в среде сильных кислот. Если окислительно-восстановительная реакция происходит в среде, содержащей сильную кислоту, то в ионно-электронных полуреакциях рационально применять в случае необходимости только ионы водорода и молекулы воды. При этом если нужно отнять у соединения атом кислорода, то его связывают в молекулу Н2О: ЭОn + 2H+ → ЭOn-1 + Н2О, а если нужно добавить атом кислорода, то добавляют молекулу Н2О, при этом освобождаются два иона Н+ : ЭОn + H2О → ЭOn+1 + 2Н+ Пример 1.При окислении сульфита натрия азотной кислотой получается сульфат натрия и оксид азота (II): Na2SO3 + HNO3 → Na2SO4 + NO При этом сульфит-ион переходит в сульфат-ион: SO32- + H2О – 2e = SO42- + 2H+ В уравнениях полурекций правый верхний индекс указывает заряд иона. Заряд обычно отмечают числом или знаком после него. Так как общий заряд левой части полуреакции равен 2-, а правой – нулю, то такой переход описывается потерей двух электронов. Нитрат-ион переходит в NO: NO3- + 4H+ + 3e = NO + 2H2O Объединим обе полуреакции: SO32- + H2О – 2e = SO42- + 2H+ 3 NO3 + 4H+ + 3e = NO + 2H2O 2 3SO32- + 3H2О + 2NO3- + 8H+ = 3SO42- + 6H+ + 2NO + 4H2O Приведем подобные 3SO32- + 2NO3- + 2H+ = 3SO42- + 2NO + H2O Таким образом, общее уравнение реакции имеет вид: 3Na2SO3 + 2HNO3 → 3Na2SO4 + 2NO + H2O Пример 2. При окислении пероксида водорода дихроматом калия в сернокислой среде образуются сульфат хрома(III) и кислород: K2Cr2O7 + H2O2 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + O2 + … Ионно-электронная схема имеет вид: Cr2O72- + 14Н+ + 6е = 2Cr3+ + 7H2O 1, окислитель H2O2 – 2e = O2 + 2Н+ 3, восстановитель Cr2O72- + 3H2O2 + 14Н+ = 2Cr3+ + 3O2 + 6Н+ + 7H2O Cr2O72- + 3H2O2 + 8Н+ = 2Cr3+ + 3O2 + 7H2O Окончательное уравнение реакции: K2Cr2O7 + 3H2O2 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3O2 + 7H2O + K2SO4 В ионно-электронных схемах не отражаются ионы К+ и SO42-, которые дописываются в правую часть в виде K2SO4 . Реакции в среде сильных оснований.Если окислительно-восстановительная реакция происходит в среде, содержащей сильное основание, то в ионно-электронных полуреакциях рационально применять в случае необходимости только гидроксид-ионы и молекулы воды. При этом если нужно отнять у соединения атом кислорода, то добавляют молекулу воды, и освобождаются два гидроксид-иона: ЭОn + Н2О → ЭОn+1 + 2(ОН-), а если нужно добавить атом кислорода, то добавляют два гидроксид-иона, и получается молекула воды: ЭОn + 2(ОН-) → ЭОn+1 + Н2О Пример 3. При окислении серы в среде гидроксида натрия гипохлоритом натрия получают сульфат и хлорид натрия: S + NaClO + NaOH → Na2SO4 + NaCl Ионно-электронная схема имеет вид: S + 8(OH-) – 6e = SO42- + 4Н2О 1, восстановитель ClO- + Н2О + 2e = Cl- + 2(OH-) 3, окислитель S + 8(OH-) + 3ClO- + 3Н2О = SO42- + 4Н2О + 3Cl- + 6(OH-) S + 2(OH-) + 3ClO- = SO42- + Н2О + 3Cl- Окончательное уравнение реакции: S + 3NaClO + 2NaOH → Na2SO4 + 3NaCl + Н2О Пример 4.При окислении сульфата железа(II) пероксидом водорода в среде гидроксида калия получают тригидроксид железа и сульфат калия: FeSO4 + Н2О2 + KOH → Fe(OH)3 + K2SO4 Fe2+ + 3(OH-) – e = Fe(OH)3 2, восстановитель Н2О2 + 2e = 2OH- 1, окислитель 2Fe2+ + 6(OH-) + Н2О2 = 2Fe(OH)3 + 2OH- 2Fe2+ + 4(OH-) + Н2О2 = 2Fe(OH)3 Окончательное уравнение реакции имеет вид: 2FeSO4 + Н2О2 + 4KOH → 2Fe(OH)3 + 2K2SO4 Реакции в среде, не содержащей ни сильных кислот, ни сильных оснований.Если окислительно-восстановительная реакция происходит в среде, не содержащей ни сильной кислоты, ни сильного основания, то в ионно-электронных схемах в левую часть полуреакций рекомендуется в случае необходимости добавлять только воду. При этом если нужно отнять кислород, то добавляют молекулу воды и получают два гидроксид-иона: ЭОn + Н2О → ЭОn-1 + 2(ОН-), а если нужно добавить атом кислорода, то добавляют молекулу воды, а получают два иона Н+: ЭОn + Н2О → ЭОn+1 + 2Н+ В правой части суммарного ионно-молекулярного уравнения не следует оставлять такие ионы, которые могут образовать соединения друг с другом, например Н+ и ОН-. Пример 5.При окислении сульфита натрия перманганатом калия получается сульфат натрия и оксид марганца(IV): Na2SO3 + KMnO4 → Na2SO4 + MnO2 + … Ионно-электронная схема имеет вид: SO32- + H2О – 2e = SO42- + 2H+ 3, восстановитель MnO4- + 2H2О + 3e = MnO2 + 4(OH-) 2, окислитель 3SO32- + 3H2О + 2MnO4- + 4H2О = 3SO42- + 6H+ + 2MnO2 + 8(OH-) 3SO32- + 2MnO4- + 7H2О = 3SO42- + 2MnO2 + 2(OH-) + 6H2О 3SO32- + 2MnO4- + H2О = 3SO42- + 2MnO2 + 2(OH-) Окончательное уравнение реакции: 3Na2SO3 + 2KMnO4 + H2О → 3Na2SO4 + 2MnO2 + 2КОН Пример 6.При окислении сероводорода в избытке перманганата калия получают сульфат калия и оксид марганца(IV): H2S + KMnO4 → K2SO4 + MnO2 + … Ионно-электронная схема имеет вид: H2S + 4H2О – 8e = SO42- + 10H+ 3, восстановитель MnO4- + 2H2О + 3e = MnO2 + 4(OH-) 8, окислитель 3H2S + 28H2О + 8MnO4- = 3SO42- + 30H+ + 8MnO2 + 32(OH-) 3H2S + 8MnO4- = 3SO42- + 8MnO2 + 2(OH-) + 2H2O Окончательное уравнение реакции: 3H2S + 8KMnO4 → 3K2SO4 + 8MnO2 + 2КОН + 2H2O Пример 7.Пероксид водорода окисляет роданид калия до циановодородной кислоты и сульфата калия: KCNS + Н2О2 → HCN + K2SO4 Ионно-электронная схема имеет вид: CNS- + 4H2O – 6е = SO42- + HCN + 7H+ 1, восстановитель Н2О2 + 2e = 2OH- 3, окислитель CNS- + 4H2O + 3Н2О2 = SO42- + HCN + 7H+ + 6OH- CNS- + 3Н2О2 = SO42- + HCN + H+ + 2H2O Окончательное уравнение реакции: KCNS + 3Н2О2 → HCN + KНSO4 + 2Н2О KНSO4 приходится написать потому, что на один ион SO42- в растворе есть один ион H+ и один катион К+.
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (797)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |