Составление материального баланса в полуреакциях

Баланс начинают с элементов, меняющих степени окисления. В примере 1(а), рассмотренном выше, такой баланс не требуется, т.к. в первой полуреакции слева и справа – равное число атомов висмута, а во второй полуреакции – равное число атомов марганца.

В примере 1(б) такой баланс необходимо сделать и по хрому (в первой полуреакции), и по углероду (во второй полуреакции):

Cr ₂ O₇^2– ® 2 Cr³⁺

H₂C ₂ O₄ ® 2 CO₂

Баланс по другим элементам, входящим в состав окислителя (восстановителя) и продуктов их превращения, чаще всего включает баланс по кислороду и по водороду.

В водных растворах баланс по этимэлементам выполняют:

^_ в кислой среде – с помощью молекул воды и ионов водорода,

– в щелочной среде – с помощью молекул воды и гидроксид–ионов,

– в нейтральной среде – с помощью молекул воды и ионов H⁺ или OH^–.

Если среда кислая, то баланс по кислороду делают, добавляя соответствующее число молекул H₂O в ту часть полуреакции, где дефицит кислорода, а в противоположную часть полуреакции добавляют удвоенное число ионов Н⁺.

Примеры

а) BiO₃^– ® Bi³⁺

В правой части полуреакции недостает трех атомов кислорода – вводим их, с помощью трех молекул H₂O, добавляя при этом в левую часть шесть ионов H⁺:

BiO₃^– + 6H⁺ ® Bi³⁺ + 3H₂O

б) MnO₂ ® MnO₄^– В этой полуреакции – дефицит кислорода в левой части (на два меньше, чем в правой части), поэтому в левую часть полуреакции добавляем две молекулы H₂O, а в правую часть – четыре иона H⁺:

MnO₂ + 2H₂O ® MnO₄^– + 4H⁺

в) Cr ₂ O₇^2– ® 2 Cr³⁺

После баланса по хрому (см. выше) делаем баланс по кислороду: в правой части недостает семи атомов кислорода, поэтому вправо добавляем семь молекул H₂O и влево, соответственно – четырнадцать ионов H⁺:

Cr ₂ O₇^2– + 14H⁺ ® 2 Cr³⁺ + 7H₂O

г) H₂C ₂ O₄ ® 2 CO₂

В этом примере после баланса по углероду оказался сбалансированным и кислород (по четыре атома слева и справа). Однако пока нет баланса по водороду.

Баланс по водороду в кислой среде делают, добавляя соответствующее число

ионов H⁺ в ту часть полуреакции, где имеется дефицит атомов водорода.

В нашем примере в левой части имеются два атома водорода, а в правой их нет – дописываем в правую часть 2H⁺: H₂ C₂O₄ ® 2CO₂ + 2H⁺

д) As₂O₃ ® AsH₃

В этой полуреакции необходимо сделать баланс и по мышьяку, меняющему степень окисления, и по кислороду, и по водороду. После баланса по мышьяку и кислороду, как описано ранее, получим: As₂O₃ + 6H ⁺ ® 2 As H₃ + 3H₂O

При этом справа остались еще три атома водорода, поэтому добавим в левую часть полуреакции еще три иона H⁺ и тогда получим окончательно:

As₂O₃ + 9H⁺ ® 2AsH₃ + 3H₂O

Если среда щелочная, то баланс по кислороду делают, добавляя соответствующее число молекул H₂O в ту часть полуреакции, где кислород в избытке, а в противоположную часть – удвоенное число ионов OH^–.

---

Дата добавления: 2015-07-18