Метод полуреакций или ионно-электронный метод.

Этот метод основан на составлении ионных уравнений для процессов окисления восстановителя и для реакций восстановления окислителя с последующим суммированием обеих уравнений в общее ионное уравнение.

Степень окисления при этом определять не нужно, так как рассматривается участие в реакции не отдельного атома, а реального иона.

Чтобы составить уравнение окислительно-восстановительной реакции методом полуреакций, необходимо: 1)составить ионно-молекулярную схему реакции, помня, что сильные электролиты записываются в виде ионов, а слабые электролиты, газы, осадки - в виде молекул. В ионную схему включаются только те частицы (ионы, атомы, молекулы), которые подвергаются изменению, т.е. окислитель, восстановитель, а также ионы Н⁺ и ОН^-, характеризующие среду, или молекула воды; 2)составить электронно-ионные уравнения отдельно для процессов восстановления и окисления, руководствуясь следующими правилами:

· Если продукт реакции содержит меньше кислорода, чем исходное вещество, то в кислой среде освобождающийся кислород связывается с ионами Н⁺, в результате чего образуется столько молекул воды, сколько не хватает атомов кислорода. В нейтральной и щелочной средах освобождающийся кислород взаимодействует с водой, образуя удвоенное число гидроксильных групп.

· Если исходное вещество содержит меньше атомов кислорода, чем продукт реакции, то недостаток их восполняется в кислых и нейтральных растворах за счет молекул воды, а в щелочных – за счет удвоенных гидроксильных групп.

На основании закона сохранения массы и энергии должно быть равенство числа частиц (ионов, атомов, молекул) в левой и правой частях уравнения. Суммарное число и знак электрических зарядов слева и справа от знака равенства должны быть одинаковы.

Пример.

Рассмотрим реакцию восстановления перманганата калия по схеме

1) в кислой среде. Запишем:

Mn²⁺+(SO₄)^2-+2Na⁺+(SO₄)^2-+2K⁺+(SO₄)^2-+H₂O

Составляем ионно-молекулярную схему реакции, показывающую ионы, претерпевшие изменения и ионы среды.

Составляем схемы превращений ионов.

Недостаток кислорода восполним молекулой воды, т. к. среда кислая, и уравняем число атомов водорода:

(SO₃)^2- + H₂O = (SO₄)^2- +2H⁺

(MnO₄)^- + 8H⁺ = Mn²⁺ + 4H₂O

Сосчитаем заряды в левой и правой частях схемы и найдем число отданных и принятых электронов.

5 (SO₃)^2- + H₂O - 2e^- = (SO₄)^2- + 2 H⁺ процесс окисления

10 -2 0

восстановитель

2 (MnO₄)^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn²⁺ + 4H₂O процесс восстановления

+7 +2

окислитель

Уравниваем число отданных и принятых электронов, найдя множители 2 и 5. Умножаем каждое уравнение на соответствующий множитель и почленно складываем их (кроме электронов), получаем:

5(SO₃)^2- + 5H₂O +2(MnO)^- +16H⁺ = 5(SO₄)^2- +10H⁺ + 2Mn²⁺ +8H₂O

Приводим подобные члены:

5(SO₃)^2- + 2(MnO₄)^- + 6H⁺ = 5(SO₄)^2- + 2Mn²⁺ + 3H₂O.

От полученного ионно-молекулярного уравнения переходим к полному молекулярному уравнению, приписывая противоионы и не нарушая общего равенства уравнения:

5Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O

2)в нейтральной среде:

2 (MnO₄)^- + 2H₂O +3e = (MnO₂)^- + 4OH^- процесс восстановления

6 -1 -4

3 (SO₃)^2- + H₂O – 2e = (SO₄)^2- + 2H⁺ процесс окисления

-2 0

2MnO₄^- + 4H₂O + 3SO₃^2- + 3H₂O = 2MnO₂ + 8OH^- + 3SO₄^2- + 6H⁺

2MnO₄^- + 7H₂O + 3SO₃^2- = 2MnO₂ + 6H₂O + 3SO₄^2- + 2OH^-

2MnO₄- + H₂O + 3SO₃^2- = 2MnO₂ + 3SO₄^2- + 2OH^-

В молекулярном виде:

2KMnO₄ + H₂O + 3Na₂SO₃ = 2MnO₂ + 3Na₂SO₄ + 2KOH.

3)в щелочной среде:

2 (MnO₄)^- + 1e = (MnO₄)^2- процесс восстановления

2 -1 -2

1 (SО₃)^2- + 2OH^- – 2e = (SO₄)^2- + H₂O процесс окисления

-4 -2

2(MnO₄)^- + (SO₃)^2- + 2OH^- = 2(MnO₄)^2- + (SO₃)^2- + H₂O

В молекулярном виде:

2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH = 2K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O