Окислительно-восстановительные реакции. - 3 стр.

UptoLike

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 окисленияв 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-
восолеобразователь, 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