Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Для составления уравнений ОВР используют метод электронного баланса или метод полуреакций (ионно-электронного баланса). Оба метода основаны на составлении электронно-ионных уравнений, в обеих частях которых уравнивается число атомов каждого элемента и алгебраическая сумма зарядов.

При составлении уравнений ОВР, протекающих в водных растворах, предпочтительным является метод полуреакций. В отличие от метода электронного баланса в нем рассматриваются не гипотетические ионы (Мn⁷⁺, Сг⁶⁺ и др.), а реально существующие (MnO₄‾,Сг₂О₇²‾и др.). В методе полуреакций при составлении электронно-ионных уравнений полуреакций окисления и восстановления учитывается роль среды (кислая, нейтральная, щелочная), в которой протекает реакция.

Рассмотрим на примерах применение метода полуреакций для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. Следует придерживаться определенной последовательности рассуждений.

1. Записываем схему реакции в молекулярной форме:

KMnO₄ + H₂SO₄ + KI → I₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Вопрос о том, какие продукты образуются в результате окислительно-восстановительной реакции, решается на основе опытных данных и справочных значений стандартных электродных потенциалов полуреакций.

2. Определяем окислитель и восстановитель, а также продукт восстановления окислителя (его восстановленную форму) и продукт окисления восстановителя (его окисленную форму). В приведенной реакции окислитель MnO₄‾ переходит в ион Mn²⁺, восстановитель I‾ – в I₂.

3. Составляем ионно-электронные уравнения полуреакций, отражающие процессы отдачи и присоединения электронов. При записи полуреакций сильные электролиты необходимо указывать в виде ионов, а слабые электролиты, неэлектролиты, малорастворимые вещества, газы – в виде молекул.

I‾ → I₂

MnO₄‾ → Mn²⁺

4. Уравниваем число одних и тех же атомов в левой и правой частях уравнений полуреакций. Если происходит изменение кислородного состава ионов, то следует иметь в виду, что в кислых растворах связывание избыточного кислорода происходит катионами водорода (Н⁺) с образованием молекул воды, а в нейтральных и щелочных растворах – молекулами воды с образованием гидроксид-ионов (ОН‾).

2I‾ → I₂

MnO₄‾ + 8Н⁺ → Mn²⁺+ 4H₂O

5. Уравниваем суммарное число зарядов в обеих частях уравнений каждой полуреакции. Для этого вычитаем или прибавляем к левым частям уравнений такое число электронов, чтобы число зарядов в левой и правой частях полуреакций было одинаковым:

2I‾ – 2ē → I₂

MnO₄‾ + 8Н⁺ + 5ē → Mn²⁺+ 4H₂O

6. Подбираем множители для полуреакций так, чтобы число электронов, отдаваемых при окислении восстановителем (I‾), было равно числу электронов, принимаемых при восстановлении окислителем (MnO₄‾). В рассматриваемом примере для первой полуреакции этот множитель равен 5, а для второй – 2. Суммируем уравнения полуреакций, умножая каждое из них на соответствующий множитель:

5 2I‾ – 2ē → I₂

2 MnO₄‾+ 8Н⁺ + 5ē → Mn²⁺+ 4H₂O

10I‾ + 2MnO₄‾+ 16Н⁺ = 5I₂ + 2Mn²⁺+ 8H₂O

7. От полученного ионно-молекулярного уравнения переходим к молекулярному. Для этого в левой части ионного уравнения к каждому аниону приписываем соответствующий катион, а к каждому катиону – анион. Затем такие же ионы в таком же количестве записываем и в правой части уравнения. После этого ионы объединяем в молекулы. В нашем примере к левой и правой части уравнения добавляем 12K⁺ и 8SO₄ ²‾, участвующих в реакции:

10I‾ + 2MnO₄‾+ 16Н⁺ +12K⁺ + 8SO₄²‾ = 5I₂ + 2Mn²⁺+ 8H₂O +12K⁺ + 8SO₄²‾;

2KMnO₄ + 8H₂SO₄ + 10KI = 5I₂ + 2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 8H₂O

Правильность написания уравнения проверяется подсчетом атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения.

Дата добавления: 2015-07-25