Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Метод ионно-электронный (метод полуреакций; метод ионно-электронного баланса).






Данный метод учитывает среду раствора, дает представление о характере частиц реально существующих и взаимодействующих в растворах. Остановимся на нем более подробно.

Алгоритм подбора коэффициентов в уравнениях ОВР методом ионно-электронного баланса:

1. Составить молекулярную схему реакции с указанием исходных веществ и продуктов реакции.

2. Составить полную ионно-молекулярную схему реакции, записывая слабые электролиты, малорастворимые, нерастворимые и газообразные вещества в молекулярном виде, а сильные электролиты – в ионном.

3. Исключив из ионно-молекулярной схемы ионы, не изменяющиеся в результате реакции (без учета их количества), переписать схему в кратком ионно-молекулярном виде.

4. Отметить элементы, изменяющие в результате реакции степень окисления; найти окислитель, восстановитель, продукты восстановления, окисления.

5. Составить схемы полуреакций окисления и восстановления, для этого:

а) указать восстановитель и продукт окисления, окислитель и продукт восстановления;

б) уравнять число атомов каждого элемента в левой и правой частях полуреакций (выполнить баланс по элементам) в последовательности: элемент, изменяющий степень окисления, кислород, другие элементы; при этом следует помнить, что в водных растворах в реакциях могут участвовать молекулы Н2О, ионы Н+ или ОН в зависимости от характера среды:

 

Процесс Кислая среда Нейтральная среда Щелочная среда
Связывание избытка кислорода О-2+2Н+2О О-22О=2ОН ˉ О-22О=2ОН ˉ
Восполнение недостатка кислорода Н2О= О-2+2Н+ Н2О = О-2+2Н+ 2ОН ˉ =О-22О

в) уравнять суммарное число зарядов в обеих частях полуреакций; для этого прибавить или отнять в левой части полуреакций необходимое число электронов (баланс по зарядам).

6. Найти наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и полученных электронов.

7. Найти основные коэффициенты при каждой полуреакции. Для этого полученное в п.6 число (НОК) разделить на число электронов, фигурирующих в данной полуреакции.

8. Умножить полуреакции на полученные основные коэффициенты, сложить их между собой: левую часть с левой, правую – с правой (получить ионно-молекулярное уравнение реакции). При необходимости “привести подобные” ионы с учетом взаимодействия между ионами водорода и гидроксид-ионами: H++OH ˉ = H2O.

9. Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакции.

10. Провести проверку по частицам, не участвующим в ОВР, исключенным из полной ионно-молекулярной схемы (п.3). При необходимости коэффициенты для них находят подбором.

11. Провести окончательную проверку по кислороду.

Примеры:

1. Кислая среда.

Молекулярная схема реакции:

KMnO4 + NaNO2 + H2SO4 ® MnSO4 + NaNO3 + H2O + K2SO4

Полная ионно-молекулярная схема реакции:

K++MnO + Na++NO +2H++ SO ® Mn2+ + SO + Na+ + NO + H2O + 2K+ +SO .

Краткая ионно-молекулярная схема реакции:

+7 +3 +5

MnO +NO +2H+ ® Mn2+ + NO + H2O

ок-ль в-ль прод.в-ния прод.ок-ия

В ходе реакции степень окисления Mn понижается от +7 до +2 (марганец восстанавливается), следовательно, MnО – окислитель; Mn2+ – продукт восстановления. Степень окисления азота повышается от +3 до +5 (азот окисляется), следовательно, NO – восстановитель, NO – продукт окисления.

Уравнения полуреакций:

2 НОК MnO + 8H + + 5e- ® Mn2+ + 4H2O – процесс восстановления

10 +7 +(-5) = +2

5 NO + H2O – 2e- ® NO + 2H + – процесс окисления

-1 -(-2) = +1

2MnO + 16H+ + 5NO + 5H2O = 2Mn2+ +8H2O + 5NO + 1OH+ (полное ионно-молекулярное уравнение).

В суммарном уравнении исключаем число одинаковых частиц, находящихся как в левой, так и в правой частях равенства (приводим подобные). В данном случае это ионы Н+ и Н2О.

Краткое ионно-молекулярное уравнение будет иметь вид

2MnO + 6H+ + 5NO ® 2Mn2+ + 3H2O + 5NO .

В молекулярной форме уравнение имеет вид

2KMnO4 + 5 NaNO2 + 3 H2SO4 = 2MnSO4+5NaNO3 + 3H2O + K2SO4.

Проверка:

- Баланс по частицам, которые не участвовали в ОВР: K+ (2 = 2), Na+ (5 = 5), SO (3 = 3).

- Баланс по кислороду: 30 = 30.

2. Нейтральная среда.

Молекулярная схема реакции:

KMnO4 + NaNO2 + H2O ® MnO2 + NaNO3 + KOH

Ионно-молекулярная схема реакции:

K+ + MnO + Na+ + NO + H2O ® MnO2 + Na+ + NO + K+ + OH

Краткая ионно-молекулярная схема:

+7 +3 +4 +5

MnO + NO + H2O ® MnO2 + NO + OH-

ок-ль в-ль продукт в-ния продукт ок-ия

Уравнения полуреакций:

2 НОК MnO + 2H2O + 3eˉ ® MnO2 +4OH - процесс восстановления

6 -1 +(-3) = -4

3 NO + H2O – 2eˉ ® NO + 2H+ - процесс окисления

-1 - (-2) = +1

2MnO + 4H2O + 3NO + 3 H2O ® 2MnO2 + 8 OH- + 3NO + 6H+.

Приводим подобные, учитывая:

8 ОН + 6Н+ = 6Н2О + 2ОН .

Краткое ионно-молекулярное уравнение:

2MnO + 3NO + H2O ® 2MnO2 + 3 NO + 2OH .

В молекулярной форме уравнение имеет вид

2KMnO4 + 3NaNO2 + H2O ® 2MnO2 + 3NaNO3 + 2KOH.

Проверка:

- Баланс по кислороду: 15 = 15.

- Баланс по частицам, которые не участвовали в ОВР: Na+ (3 = 3); K+ (2 = 2).

3. Щелочная среда.

Молекулярная схема реакции:

KMnO4 + NaNO2 + KOH ® K2MnO4 + NaNO3 + H2O.

Ионно-молекулярная схема реакции:

K++MnO + Na++NO + K++ OH ® 2K++MnO + Na++NO + H2O.

Краткая ионно-молекулярная схема реакции:

+7 +3 +6 +5

MnO + NO +OH ® MnO + NO + H2O

oк-ль в-ль продукт в-ния продукт ок-ия

Уравнения полуреакций:

2 НОК MnO + 1e- ® MnO – процесс восстановления

1 NO + 2OH - 2e- ®NO + H2O – процесс окисления

-3 - (-2) = -1

2 MnO + NO +2OH ® 2MnO + NO + H2O (краткое ионно-молекулярное уравнение).

В молекулярной форме уравнение имеет вид

2KMnO4 + NaNO2 + 2KOH ® 2K2MnO4 + NaNO3 + H2O

Проверка:

- Баланс по кислороду: 12 = 12.

- Баланс по частицам, которые не участвовали в ОВР: К+ (4 = 4); Na+ (1 = 1).






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.