Составление уравнений овр

Электронный баланс – метод нахождения коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, в котором рассматривается обмен электронами между атомами элементов, изменяющих свою степень окисления. Число электронов, отданное восстановителем равно числу электронов, принятых окислителем.

Пример 1

Fe + Cl₂  FeCl₃

1. Определяем степени окисления атомов железа и хлора в исходных веществах и в продуктах реакции: Fe⁰ + Cl  Fe⁺³Cl

2. Изменение степеней окисления выражаем схемами:

F e⁰ – 3е  Fe⁺³ 3 2

6

Cl + 2e  2Cl^– 2 3

Атом железа отдает 3 электрона (восстановитель), молекула хлора присоединяет 2 электрона (окислитель). Всего участвует 6 электронов, поэтому для железа необходим коэффициент 2, а для хлора 3.

3. Подобранные коэффициенты выставляем в уравнение:

2Fe + 3Cl₂  2FeCl₃

Пример 2

N^–3H₃ + 3O  N⁺²O^–2 + H₂O

N ^–3– 5е  N⁺² 5 4

20

O₂ + 4e  2O^–2 4 5

4NH₃ + 5O₂  4NO + 6H₂O

Аммиак – восстановитель (отдает электроны), в процессе реакции окисляется; кислород – окислитель (принимает электроны), в процессе реакции восстанавливается.

Электронно-ионный баланс (метод полуреакций) метод нахождения коэффициентов, в котором рассматривается обмен электронами между ионами в растворе с учетом характера среды.

В основе метода лежат следующие правила:

1. ОВР – совокупность двух полуреакций – окисления и восстановления.

2. Окислитель, восстановитель и продукты их превращения записываются в виде частиц (ионов или молекул), реально существующих в водном растворе с учетом характера среды.

3. В процессах окисления и восстановления могут принимать участие молекулы Н₂О, ионы Н⁺ или ОН^–, в зависимости от характера среды. При этом надо учитывать:

а) если исходная молекула или ион содержит больше атомов кислорода, чем продукт его превращения, то каждый атом кислорода связывается:

в кислой среде с 2Н⁺, образуя молекулу Н₂О, например:

NO + 4H⁺  NO + 2H₂O

в нейтральной и щелочной средах с молекулой Н₂О, образуя 2ОН^–, например:

NO + 6H₂O  NН₃ + 9ОH^–

б) если исходная молекула или ион содержат меньше атомов кислорода, чем продукт их превращения, то недостаток каждого атома кислорода восполняется:

в кислой и нейтральной средах за счет молекулы Н₂О с выделением 2Н⁺, например:

I₂ + 6H₂O  2IO + 12H⁺

в щелочной среде за счет 2ОН^– с образованием молекулы Н₂О, например:

I₂ + 12ОH^–  2IO + 6H₂O

4. Суммарный заряд левой и правой части уравнения полуреакции должен быть одинаков, что достигается путем прибавления или отнятия электронов (ē):

5. Составляется общее ионно-молекулярное уравнение ОВР путем суммирования полученных уравнений полуреакций с учетом найденных для них коэффициентов.

6. Коэффициенты из ионно-молекулярного уравнения переносятся в полное уравнение реакции. Необходимо убедиться, что число атомов каждого элемента одинаково в левой и правой части уравнения реакции.

Обучающее задание

Расставьте коэффициенты методом полуреакций в схеме реакции:

H₂O₂ + K₂Cr₂O₇+ H₂SO₄  О₂ + Cr₂(SO₄)₃+ K₂SO₄+H₂O

Решение:

1. Составляем схему реакции в ионном виде с учетом того, что слабые электролиты, осадки и газы пишут в виде молекул:

H₂O₂ +2K⁺ +Cr₂O +2H⁺ + SO О₂+2Cr³⁺ + 3SO + 2K⁺+SO +Н₂О

2. Определяем какие ионы или молекулы участвуют в процессах окисления и восстановления:

H₂O₂  О₂

Cr₂O  2Cr³⁺

3. Составляем ионные уравнения для полуреакций окисления и восстановления с учетом характера среды, при этом суммарный заряд в левой части уравнения должен быть равен суммарному заряду в правой части уравнения:

а) полуреакция восстановления:

Cr₂O + 14Н⁺ + 6ē = 2Cr³⁺ + 7Н₂О

б) полуреакция окисления:

H₂O₂ – 2ē = О₂ + 2Н⁺

4. Так как число электронов, отдаваемых восстановителем, должно быть равно числу электронов, присоединяемых окислителем, находим коэффициенты для окислителя и восстановителя:

C r₂O + 14Н⁺ + 6ē = 2Cr³⁺ + 7Н₂О 6 1

6

H₂O₂ – 2ē = О₂ + 2Н⁺ 2 3

5. Составляем суммарное ионно-молекулярное уравнение:

Cr₂O + 14Н⁺ + 3H₂O₂ = 2Cr³⁺ + 7Н₂О + 3О₂ + 6Н⁺

Сокращаем подобные члены и получаем ионно-молекулярное уравнение по которому составляем молекулярное уравнение реакции:

Cr₂O + 8Н⁺ + 3H₂O₂ = 2Cr³⁺ + 7Н₂О + 3О₂

3H₂O₂ + K₂Cr₂O₇+ 4H₂SO₄ = 3О₂ + Cr₂(SO₄)₃+ K₂SO₄ + 7H₂O

Эквивалент окислителя – реальная или условная частица его, которая в процессе восстановления принимает 1ē.

Эквивалент восстановителя – реальная или условная частица его, которая в процессе восстановления отдает 1ē.

Фактор эквивалентности (f(X)) – число, показывающее, какую долю реальной частицы (молекулы, атома, иона) окислителя или восстановителя составляет эквивалент.

,

где z –число электронов, присоединяемых окислителем или отдаваемых восстановителем в данной окислительно-восстановительной реакции.

Молярная масса эквивалентов окислителя и восстановителя численно равна произведению молярной массы окислителя или восстановителя на фактор эквивалентности этого окислителя или восстановителя в данной реакции.

M_экв(X)  M( X) = M(X)

Обучающее задание

Рассчитайте молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя в реакции: K₂Cr₂O₇+ H₂S + H₂SO₄  Cr₂(SO₄)₃+ S + K₂SO₄ + H₂O.

Решение:

K₂Cr₂O₇ + H₂S + H₂SO₄  Cr₂(SO₄)₃ + S + K₂SO₄ + H₂O

+14H⁺+6  2Cr³⁺ + 7H₂O 1 окислитель, восстановление

H₂S – 2е  S^o + 2H⁺ 3 восстановитель, окисление

+ 3H₂S + 14H⁺  2Cr³⁺ + 3S + 6Н⁺ + 7Н₂О

K₂Cr₂O₇ + 3H₂S + 4H₂SO₄  Cr₂(SO₄)₃ + S + K₂SO₄ + 7H₂O;

f_экв(K₂Cr₂O₇) = ; М( K₂Cr₂O₇) = 292  = 49 г/моль;

f_экв(H₂S) = ; М( H₂S) = 34  = 17 г/моль.

Ответ: М_экв(ок-ля) = 49 г/моль; М_экв(в-ля) = 17 г/моль.