Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Метод электронно-ионного баланса




Уравнения реакций, протекающих в водных растворах не всегда удобно составлять методом электронного баланса, так как почти всегда требуется выставлять коэффициенты подбором. Кроме того, этот метод не позволяет определить продукты реакций. В таких случаях удобнее пользоваться методом электронно-ионного баланса.

Принципиальное отличие метода электронно-ионного баланса состоит в том, что в уравнения выносятся не атомы химических элементов, изменивших степень окисления в ходе химической реакции, а ионы (в случае, если это вещество растворимо) или полные молекулярные формулы веществ (в том случае, если это вещество нерастворимо в воде (соли, оксиды, газы)), в состав которых входят элементы изменившие степень окисления. То есть, в уравнение электронно-ионного баланса ставят простые ионы – это ионы, состоящие из атомов одного вида, например, Cu2+, Zn2+, H + и/или сложные ионы – это ионы, состоящие из атомов разных видов, например, SO42-, NO3 .

В реакциях окисления восстановления, протекающих в водных растворах, принимают участие вода и её ионы. Поэтому недостаток атомов химических элементов выполняют молекулами воды и ионами Н+ и ОН (см. ниже).

Последовательность действий при составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионного баланса:

1. Определить, степени окисления каких элементов изменяются при реакции.

2. Составить уравнения процессов окисления и восстановления, занося в них ионы или вещества, в состав которых входят элементы изменившие в ходе реакции степень окисления. При этом сначала необходимо уравнять количество атомов всех элементов, используя для этого воду и её ионы – Н+ и ОН-, затем определить, сколько электронов принимают или отдают атомы при окислении и восстановлении.

3. Уравнять число электронов, принятых окислителем, и число электронов, отданных восстановителем.

4. Сложив вместе оба уравнения, получить общее уравнение реакции в ионном виде.

5. Добавив недостающие ионы, записать уравнение в молекулярном виде.

 

Пример 3.Составьте методом электронно-ионного баланса уравнение реакции взаимодействия меди с разбавленной азотной кислотой. Расставьте коэффициенты.

Уравнение реакции имеет вид: Cu + HNO3(р) → Cu(NO3)2 + NO + H2O

Определим степени окисления элементов:

Cu0 + H+ N +5O3-2(к) → Cu+2 (N+5O3-2)2 + N+2O-2 + H2+O-2

Таким образом, медь, в составе простого вещества и азот, в составе сложного иона NO3- изменили степень окисления, вынесем их в столбик после реакции и рассмотрим переход электронов:

Cu0 – 2 е- → Cu+2 (1)

(N+5 O3)+ 3е- → N+2O (2)

Уравняем число атомов химических элементов в уравнении (2), используя при этом, как предлагалось выше, молекулы воды и ион Н1+. Тогда уравнения (1) и (2) будут иметь вид:

Cu0 – 2 е- → Cu+2

(N+5 O3)+ 3е- + 4Н+ → N+2O + 2Н2О

Уравняем число электронов, отданных медью, с числом электронов, принятых азотом. Для этого найдем наименьшее общее кратное между принятыми и отданными электронами (это 6) и получим коэффициенты для веществ-участников реакции, определим окислитель и восстановитель:

Cu0 – 2 е- → Cu+23(о. о. восстановитель)

(N+5 O3)+ 3е- + 4Н +→N+2O+2Н2О│2(в. в. окислитель)

Суммируем два этих уравнения с учётом коэффициентов и без электронов и добавим недостающие для составления формул и соответствия коэффициентов ионы, при этом число ионов, внесённых в левую часть уравнения, должно быть равно числу ионов, внесённых в правую часть уравнения:

3Cu0 + 2NO3- + 8Н+ → 3Cu2+ + 2NO + 4Н2О

+ 6 NO3+ 6 NO3

Составим из ионов молекулярные формулы в соответствии с полученными коэффициентами:

3Cu0 + 8НNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4Н2О

Вос-ль Ок-ль

 

Пример 4. Закончите уравнение окислительно-восстановительной реакции, используя при этом метод электронно-ионного баланса. Расставьте коэффициенты.

Уравнение реакции имеет вид:

MnO2 + PbO2 + HNO3 → HMnO4 + Pb(NO3)2 + ……

Определим степени окисления элементов:

Mn+4O2-2 + Pb+4O2-2 + H+1N+5O3-2 → H+1Mn+7O4-2 + Pb+2(N+5O3-2 )2 + ……

Таким образом, марганец, в составе сложного нерастворимого вещества MnO2 и свинец, в составе сложного нерастворимого вещества PbO2, изменили степень окисления, и перешли, соответственно, в состав сложного (MnO4-) и простого (Pb2+) ионов. Вынесем их в столбик после реакции и рассмотрим переход электронов:

Mn+4O2 – 3 е- → (Mn+7O4)- (1)

Pb+4O2 + 2е- → Pb2+ (2)

Уравняем число атомов химических элементов в уравнениях (1) и (2), используя при этом, как предлагалось выше, молекулы воды и ион Н+. Тогда уравнения (1) и (2) будут иметь вид:

Mn+4O2 – 3 е- + 2Н2О→ (Mn+7O4) +4Н+ (1)

Pb+4O2 + 2е- + 4Н+ → Pb2+ + 2Н2О (2)

Уравняем число электронов, отданных марганцем, с числом электронов, принятых свинцом. Для этого найдем наименьшее общее кратное между принятыми и отданными электронами (это 6) и получим коэффициенты для веществ-участников реакции, определим окислитель и восстановитель:

Mn+4O2 – 3 е- + 2Н2О→ (Mn+7O4)+ 4Н+2(о. о. восстановитель)

Pb+4O2 + 2е- + 4Н+ → Pb+2 + 2Н2О │3(в. в. окислитель)

Суммируем два этих уравнения с учетом коэффициентов и без электронов: 2MnO2 + 4Н2О + 3PbO2 + 12Н+2(MnO4) + 8Н+ + 3Pb2+ + 6Н2О

Для составления формулы HMnO4, в правой части уравнения необходимо оставить 2 иона Н+, а другие шесть сократить с шестью из 12 имеющихся в левой части уравнения. Сократить необходимо также 4 молекулы воды в левой части уравнения, оставив, таким образом, в правой только 2 молекулы.

2MnO2 + 3PbO2 + 6Н+→ 2(MnO4) + 3Pb2+ + 2Н+ + 2Н2О

Добавим в правую и левую часть уравнения недостающие для составления формул и соответствия коэффициентов ионы:

2MnO2 + 3PbO2 + 6Н+ → 2(MnO4)- + 3Pb2+ + 2Н+ + 2Н2О

+ 6NO3 + 6NO3

Составим из ионов молекулярные формулы в соответствии с полученными коэффициентами:

2MnO2 + 3PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2Н2О

Вос - ль Ок – ль







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 1847. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.004 сек.) русская версия | украинская версия