ВУЗ:
Рубрика:
электронного баланса и метод полуреакций (или электрон-
но-ионного баланса).
2.1. Метод электронного баланса
Метод электронного баланса используется в случаях,
когда известны формулы всех исходных веществ и продук-
тов окислительно-восстановительной реакции.
Этот метод уравнивания предусматривает выполнение
следующего правила: число электронов, отданных восста-
новителем (или восстановителями), должно быть равно
числу электронов, принятых окислителем (или окислителя-
ми).
Для этого необходимо в уравнении реакции опреде-
лить степени окисления элементов, у которых они изменя-
ются в ходе реакции, и написать их над этими элементами.
Например, при обжиге сульфида цинка ZnS схема превра-
щения имеет вид: ZnS + O
2
→ ZnO + SO
2
. Степени окисле-
ния при этом изменяются у серы и кислорода ZnS
-2
+ O
2
0
→
ZnO
-2
+ S
+4
O
2
. Составим схемы перехода электронов в про-
цессах окисления и восстановления:
окисление S
-2
- 6ē → S
+4
4 2
восстановление O
2
0
+ 4ē → 2O
-2
6 3
Электронный баланс достигается тогда, когда числа
электронов в каждой из этих схем, взятых целое число раз
равны друг другу. Видно, что восстановитель отдает больше
электронов, чем принимает окислитель. Поэтому, чтобы со-
блюдался электронный баланс второй процесс восстановле-
ния кислорода должен осуществляться в полтора раза чаще,
чем первый. Это отражено коэффициентами, записанными
справа. Их получают, выписав числа переходящих электро-
нов, крест накрест и сократив, если они сокращаются.
На основании частных схем окисления и восстановле-
ния составляют общую схему окисления-восстановления.
Для этого первую умножают на коэффициент справа и
складывают со второй, также умноженной на коэффициент
справа; электроны при этом не учитываются, так как они
сократятся:
окисление S
-2
- 6ē → S
+4
4 2
восстановление O
2
0
+ 4ē → 2O
-2
6 3
2S
-2
+ 3O
2
0
→ 2S
+4
+ 6O
-2
Полученные коэффициенты ставят перед окислителем
и восстановителем в левой части и перед продуктами их
восстановления и окисления – в правой части основного
уравнения:
2ZnS + 3O
2
→ 2ZnO + 2SO
2
Ионы цинка не меняют своей степени окисления и их
число одинаково слева и справа. Значит, коэффициенты
проставлены правильно.
Приведенная выше реакция является довольно про-
стой, так как осуществляется между двумя веществами:
окислитель + восстановитель. Несколько сложнее реакции,
в которых кроме окислителя и восстановителя есть вещест-
во – солеобразователь, или вещество, определяющее среду.
Рассмотрим на примере окисления сероводорода перман-
ганатом калия в сернокислой среде:
KMn
+7
O
4
+ H
2
S
-2
+ H
2
SO
4
→ Mn
+2
SO
4
+ K
2
SO
4
+ S
0
+ H
2
O
Составим электронный баланс как в предыдущем слу-
чае:
Mn
+7
+ 5ē → Mn
+2
2 окислитель, восстанавливается
S
-2
- 2ē → S
0
5 восстановитель, окисляется
2Mn
+7
+ 5S
-2
→ 2Mn
+2
+ 5S
0
Полученные коэффициенты ставим перед окислите-
лем KMnO
4
и восстановителем H
2
S в левой части уравнения
и продуктами их восстановления и окисления MnSO
4
и S –
в правой части уравнения:
2KMnO
4
+ 5H
2
S + H
2
SO
4
→ 2MnSO
4
+ K
2
SO
4
+ 5S + H
2
O
Далее уравниваем второстепенные элементы, т.е. те,
которые не изменяют степень окисления (кроме водорода и
электронного баланса и метод полуреакций (или электрон- справа; электроны при этом не учитываются, так как они но-ионного баланса). сократятся: 2.1. Метод электронного баланса окисление S-2 - 6ē → S+4 4 2 0 -2 Метод электронного баланса используется в случаях, восстановление O2 + 4ē → 2O 6 3 когда известны формулы всех исходных веществ и продук- 2S-2 + 3O20 → 2S+4 + 6O-2 тов окислительно-восстановительной реакции. Полученные коэффициенты ставят перед окислителем Этот метод уравнивания предусматривает выполнение и восстановителем в левой части и перед продуктами их следующего правила: число электронов, отданных восста- восстановления и окисления – в правой части основного новителем (или восстановителями), должно быть равно уравнения: числу электронов, принятых окислителем (или окислителя- 2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2 ми). Ионы цинка не меняют своей степени окисления и их Для этого необходимо в уравнении реакции опреде- число одинаково слева и справа. Значит, коэффициенты лить степени окисления элементов, у которых они изменя- проставлены правильно. ются в ходе реакции, и написать их над этими элементами. Приведенная выше реакция является довольно про- Например, при обжиге сульфида цинка ZnS схема превра- стой, так как осуществляется между двумя веществами: щения имеет вид: ZnS + O2 → ZnO + SO2. Степени окисле- окислитель + восстановитель. Несколько сложнее реакции, ния при этом изменяются у серы и кислорода ZnS-2 + O20 → в которых кроме окислителя и восстановителя есть вещест- ZnO-2 + S+4 O2. Составим схемы перехода электронов в про- во – солеобразователь, или вещество, определяющее среду. цессах окисления и восстановления: Рассмотрим на примере окисления сероводорода перман- окисление S-2 - 6ē → S+4 4 2 ганатом калия в сернокислой среде: восстановление O20 + 4ē → 2O-2 6 3 KMn+7O4 + H2S-2 + H2SO4 → Mn+2SO4 + K2SO4 + S0 + H2O Электронный баланс достигается тогда, когда числа Составим электронный баланс как в предыдущем слу- электронов в каждой из этих схем, взятых целое число раз чае: равны друг другу. Видно, что восстановитель отдает больше Mn+7 + 5ē → Mn+2 2 окислитель, восстанавливается электронов, чем принимает окислитель. Поэтому, чтобы со- S-2 - 2ē → S0 5 восстановитель, окисляется блюдался электронный баланс второй процесс восстановле- 2Mn + 5S → 2Mn+2 + 5S0 +7 -2 ния кислорода должен осуществляться в полтора раза чаще, Полученные коэффициенты ставим перед окислите- чем первый. Это отражено коэффициентами, записанными лем KMnO4 и восстановителем H2S в левой части уравнения справа. Их получают, выписав числа переходящих электро- и продуктами их восстановления и окисления MnSO4 и S – нов, крест накрест и сократив, если они сокращаются. в правой части уравнения: На основании частных схем окисления и восстановле- 2KMnO4 + 5H2S + H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5S + H2O ния составляют общую схему окисления-восстановления. Далее уравниваем второстепенные элементы, т.е. те, Для этого первую умножают на коэффициент справа и которые не изменяют степень окисления (кроме водорода и складывают со второй, также умноженной на коэффициент