Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций - Окислительно-восстановительные процессы

Для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций можно использовать два метода: метод электронного баланса и метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций).

Метод электронного баланса. Данный метод подсчета отданных и принятых электронов проводят в соответствии со Значениями степеней окисления атомов до и после реакции. При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций нужно пользоваться следующими правилами:

    1. Составить схему реакции с указанием исходных веществ и продуктов реакции; найти атомы элементов, которые изменяют степени окисления; определить, кто из них является окислителем, а кто - восстановителем. 2. Составить схемы процессов окисления и восстановления в виде электронных уравнений. 3. Уравнять число отданных и принятых электронов и составить уравнение электронного баланса с учетом найденных дополнительных множителей. 4. Перенести выявленные коэффициенты в схему уравнения. 5. Для соединений, не участвующих в переходе электронов, нахождение коэффициентов провести, сопоставляя число атомов в левой и правой частях уравнения. 6. Проверить правильность расстановки коэффициентов, подсчитав число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения.

Пример 1. Окисление алюминия кислородом протекает по схеме:

Al + O2 > Al2O3

Степени окисления изменяют атомы алюминия и кислорода:

AlО + O2О > Al23+ O32-

Алюминий повышает степень окисления, следовательно, проявляет восстановительные свойства. Кислород понижает степень окисления, значит, выступает в роли окислителя. Составляем электронные уравнения процесса окисления алюминия и процесса восстановления кислорода:

AlО - 3e - = Al3+ (процесс окисления)

O2О + 4e - = 2O2- (восстановление).

Электронный обмен является эквивалентным, поэтому определяем наименьшее общее кратное число перемещаемых электронов; в данном случае оно равно 12. Находим дополнительные множители для отданных и принятых электронов, поделив 12 на 3 и на 4, соответственно.

AlО - 3e - = Al3+ ¦4

O2О + 4e - = 2O2- ¦ 3

Найденные множители являются коэффициентами перед формулами восстановителя и окислителя в левой части уравнения:

4Al + 3O2 > 4 Al3+ + 6O2-

Эти же коэффициенты должны отражать число соответствующих атомов в продуктах окисления и восстановления в правой части уравнения. В нашем случае: число атомов алюминия со степенью окисления (+3) равно 4 (т. к.2Ч2= 4). Число атомов кислорода в правой части уравнения равно 6 (т. к. 2Ч3 = 6).

4Al + 3O2 = 2Al2O3.

Пример 2. При сливании растворов иодида калия и хлорида железа (III) реакция протекает по следующей схеме:

KI + FeCl3 > I2 + FeCl2 + KCl

Определяем степени окисления атомов, которые изменяются при прохождении реакции, подчеркнем эти атомы; затем находим восстановитель и окислитель:

KIЇ + Fe3+Cl3 > I2О+ Fe2+Cl2 + KCl

У подчеркнутых элементов изменились степени окисления: иодид-ион является восстановителем, катион железа (III) - окислителем. Составляем электронные уравнения процесса окисления и процесса восстановления:

2IЇ - 2e - = I2О (процесс окисления)

Fe3+ + e - = Fe2+ (восстановление).

Находим наименьшее общее кратное число перемещаемых электронов и дополнительные множители для процессов окисления и восстановления.

2IЇ - 2e - = I2О ¦1

Fe3+ + e - = Fe2+ ¦2

Складывая почленно, с учетом найденных множителей, получим:

2IЇ + 2Fe3+ = I2О + 2Fe2+

Переносим найденные коэффициенты в схему уравнения:

2KI + 2FeCl3 > I2 + 2FeCl2 + KCl.

Осталось уравнять число атомов калия в левой и правой части уравнения:

2KI + 2FeCl3 > I2 + 2FeCl2 + 2KCl.

Чаще всего окислительно-восстановительные реакции имеют более сложный характер, и расстановка коэффициентов в таких уравнениях представляют сложную задачу. Естественно, Если окислительно-восстановительная реакция протекает в неводной среде или в водном растворе, но без участия молекул воды и ее составляющих, то расставлять коэффициенты в таких уравнениях нужно методом электронного баланса.

Чтобы правильно составить уравнение окислительно-восстановительной реакции нужно знать свойства взаимодействующих веществ и на этой основе предугадать продукты, которые могут образоваться в тех или иных условиях. Очень часто в процессах, протекающих в водных растворах, бывают задействованы молекулы воды, ионы водорода или гидроксильные ионы. В этом случае нужно пользоваться методом электронно-ионного баланса (методом полуреакций).

Метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций). В данном методе коэффициенты подбираются с помощью Электронно-ионных уравнений, которые отличаются от электронных уравнений тем, что в них записываются Реально существующие в водных растворах или расплавах ионы. Порядок действий практически такой же, как и в методе электронного баланса.

    1. Составить схему реакции с указанием исходных веществ и продуктов реакции; затем найти атомы элементов, которые изменяют степени окисления; определить, кто из них является окислителем, а кто - восстановителем. 2. Составить схемы полуреакций окисления и восстановления с указанием исходных веществ и продуктов, которые реально существуют в условиях протекания реакции. 3. Уравнять число атомов каждого элемента в обеих частях каждой полуреакции с учетом того, что в процессах окисления и восстановления могут участвовать молекулы воды, ионы водорода или гидроксильные ионы. 4. Уравнять суммарное число зарядов в левой и правой части каждой полуреакции; для чего прибавить (или отнять) соответствующее число электронов к левым частям полуреакций окисления и восстановления. 5. Подобрать дополнительные множители (основные коэффициенты) для полуреакций таким образом, чтобы число электронов, отданных при окислении, было равно числу электронов, принятых при восстановлении. 6. Сложить уравнения полуреакций с учетом найденных основных коэффициентов. 7. Расставить остальные коэффициенты в уравнении реакции. Проверить правильность расстановки коэффициентов: число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения должно быть одинаковым.

Важно помнить, что в водных растворах связывание избыточного кислорода из исходных веществ и продуктов происходит по-разному в кислой, нейтральной или щелочной средах.

Так, В кислой среде каждый избыточный атом кислорода из окислителя Связывается с двумя ионами водорода в молекулу воды:

О 2- + 2Н+ = Н2О.

В Нейтральной и щелочной среде избыточный кислород связывается молекулами воды с образованием гидроксид-ионов:

О 2- + Н 2О = 2ОНЇ.

Похожие статьи




Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций - Окислительно-восстановительные процессы

Предыдущая | Следующая