Метод электронно-ионного баланса

1) Взаимодействие перманганата калия с сульфатом железа (II) в кислой среде, протекает по уравнению:

KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ +H₂O

среда

Ионно-молекулярная схема реакции:

MnO₄^- + Fe⁺² + H⁺ → Mn⁺² + Fe⁺³ + H₂O

В ходе реакции степень окисления железа повышается от +2 до +3 (железо окисляется), а марганца – понижается от +7 до +2 (марганец восстанавливается).

Уравнение полуреакции окисления железа:

2Fe⁺² – 2ē = 2Fe⁺³

При составлении уравнения полуреакции восстановления марганца исходим из схемы: MnO₄^- → Mn⁺². В ходе этого процесса высвобождаются четыре атома кислорода, которые в кислой среде связываются восьмью ионами водорода с образованием четырех молекул воды, (см. таблицу 1):

MnO₄^- + 8H⁺ → Mn⁺² + 4H₂O

Суммарный заряд ионов в левой части схемы равен +7, а в правой – равен +2. Следовательно, в процессе восстановления принимают участие 5 электронов:

MnO₄^- + 8H⁺ + 5ē = Mn⁺² + 4H₂O

При выводе общего уравнения реакции полуреакции окисления и восстановления надо умножить на такие множители, чтобы число отданных и принятых электронов было одинаковым.

5 2Fe⁺² – 2ē = 2Fe⁺³ – окисление (восстановитель)

2 MnO₄^- + 8H⁺ + 5ē = Mn⁺² + 4H₂O – восстановление (окислитель)

Умножаем каждую полуреакцию на соответствующий коэффициент, суммируем их и получим полное ионное уравнение ОВР:

10Fe⁺² + 2 MnO₄^- + 16H⁺ = 10Fe⁺³ + 2Mn⁺² + 8H₂O

В молекулярной форме:

2KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 8H₂O

Для проверки правильности расставленных коэффициентов просуммируем число атомов кислорода [O] в левой и правой частях уравнения: 2·4 + 10·4 +8·4 = 2·4 + 5·4·3 + 4 + 8·1, (80[O] = 80[O]).

2) Взаимодействие сероводорода с хлорной водой, протекает по уравнению:

H₂S + Cl₂ + H₂O → H₂SO₄ +HCl

Ионно-молекулярная схема реакции:

H₂S + Cl₂ + H₂O → H⁺ + SO₄^2- + Cl^-

В ходе реакции степень окисления хлора понижается от 0 до -1 (хлор восстанавливается), а серы – повышается от -2 до +6 (сера окисляется).

Уравнение полуреакции восстановления хлора:

Cl₂ + 2ē = 2 Cl^-

При составлении уравнения полуреакции окисления серы исходим из схемы: H₂S → SO₄^2-. В ходе этого процесса атом серы связывается с четырьмя атомами кислорода, источником которых служат четыре молекулы воды. При этом образуются восемь ионов H⁺; кроме того, два иона H⁺ высвобождаются из молекулы H₂S (см. таблицу 1). Следовательно, всего образуется десять ионов водорода:

H₂S + 4 H₂O → SO₄^2- + 10 H⁺

Левая часть схемы содержит только незаряженные частицы (молекулы), а суммарный заряд ионов в правой части схемы равен +8. Следовательно, в реакции окисления принимают участие 8 электронов:

H₂S + 4 H₂O – 8ē = SO₄^2- + 10 H⁺

Суммируем оба уравнения полуреакций, умножив уравнение полуреакции восстановления хлора на 4, а уравнение полуреакции окисления серы на 1, получим:

4 Cl₂ + 2ē = 2 Cl^- – восстановление (окислитель)

1 H₂S + 4 H₂O – 8ē = SO₄^2- + 10 H⁺ – окисление (восстановитель)

Полное ионное уравнение ОВР:

4Cl₂ + H₂S + 4 H₂O = 8Cl^- + SO₄^2- +10 H⁺

В молекулярной форме:

H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O = H₂SO₄ + 8HCl

Проверим коэффициенты по атомам кислорода: 4 [O] = 4[O].

3) Взаимодействие хромита натрия с оксидом свинца в щелочной среде, протекает по уравнению:

NaCrO₂ + PbO₂ + NaOH → Na₂CrO₄ + Na₂PbO₂ + H₂O

Ионно-молекулярная схема реакции:

CrO₂^- + PbO₂ +OH^- → CrO₄^2- + PbO₂^2- + H₂O

В ходе реакции степень окисления хрома повышается от +3 до +6 (хром окисляется), а свинца – понижается от +4 до +2 (свинец восстанавливается).

Уравнение полуреакции восстановления свинца:

PbO₂ + 2ē = PbO₂^2-

При составлении уравнения полуреакции окисления хрома исходим из схемы: CrO₂^- → CrO₄^2-. Источником кислорода, необходимого для протекания этого процесса, в щелочной среде служат гидроксильные группы ОН^-. В полуреакции окисления примут участие четыре гидроксильные группы, причем высвобождаются две молекулы воды (см. таблицу 1).

CrO₂^- + 4OH^- → CrO₄^2- + 2H₂O

Суммарный заряд ионов в левой части схемы равен -5, а в правой – равен -2. Следовательно, в процессе окисления принимают участие 3 электрона:

CrO₂^- + 4OH^- – 3ē = CrO₄^2- + 2H₂O

Суммируем уравнения полуреакций окисления и восстановления, умножив уравнение полуреакции восстановления свинца на 4, а уравнение полуреакции окисления хрома на 2, получаем:

3 PbO₂ + 2ē = PbO₂^2- – восстановление (окислитель)

2 CrO₂^- + 4OH^- – 3ē = CrO₄^2- + 2H₂O – окисление (восстановитель)

Полное ионное уравнение ОВР:

3PbO₂ + 2CrO₂^- + 8ОН^- = 3 PbO₂^2- + 2CrO₄^2- + 4H₂O

В молекулярной форме:

2NaCrO₂ + 3PbO₂ + 8NaOH = 2Na₂CrO₄ + 3Na₂PbO₂ +4H₂O

Проверим правильность коэффициентов по суммарному кислороду левой и правой частей уравнения:

2·2 + 3·2 + 8 = 2·4 + 3·2 + 4, (18[O] = 18[O])

Дата добавления: 2015-12-01