Студопедия — Составление материального баланса в полуреакциях
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

Составление материального баланса в полуреакциях






Баланс начинают с элементов, меняющих степени окисления. В примере (а), рассмотренном выше, такой баланс не требуется, т.к. в первой полуреакции слева и справа – равное число атомов висмута, а во второй полуреакции – равное число атомов марганца.

В примере (б) такой баланс необходимо сделать и по хрому (в первой полуреакции), и по углероду (во второй полуреакции):

Cr 2 O72– ® 2 Cr3+

H2C 2 O4 ® 2 CO2

Баланс по другим элементам, входящим в состав окислителя (восстановителя) и продуктов их превращения, чаще всего включает баланс по кислороду и по водороду.

 

В водных растворах баланс по этимэлементам выполняют:

_ в кислой среде – с помощью молекул воды и ионов водорода,

в щелочной среде – с помощью молекул воды и гидроксид-ионов,

в нейтральной среде – с помощью молекул воды и ионов H+ или OH.


Баланс по кислороду в кислой сред е делают, добавляя соответствующее число молекул H2O в ту часть полуреакции, где дефицит кислорода, а в противоположную часть полуреакции добавляют удвоенное число ионов Н+.

Примеры:

а) BiO3 ® Bi3+

В правой части полуреакции недостает трех атомов кислорода – вводим их, с помощью трех молекул H2O, добавляя при этом в левую часть шесть ионов H+: BiO3 + 6H+ ® Bi3+ + 3H2O

 

б) MnO2 ® MnO4

В этой полуреакции – дефицит кислорода в левой части (на два меньше, чем в правой части), поэтому в левую часть полуреакции добавляем две молекулы H2O, а в правую часть – четыре иона H+:

MnO2 + 2H2O ® MnO4 + 4H+

 

в) Cr 2 O72– ® 2 Cr3+

После баланса по хрому (см. выше) делаем баланс по кислороду: в правой части недостает семи атомов кислорода, поэтому вправо добавляем семь молекул H2O и влево, соответственно – четырнадцать ионов H+:

Cr 2 O72– + 14H+ ® 2 Cr3+ + 7H2O

г) H2C 2 O4 ® 2 CO2

В этом примере после баланса по углероду оказался сбалансированным и кислород (по четыре атома слева и справа). Однако пока нет баланса по водороду.

Баланс по водороду в кислой среде делают, добавляя соответствующее число ионов H+ в ту часть полуреакции, где имеется дефицит атомов водорода.

В нашем примере в левой части имеются два атома водорода, а в правой их нет – дописываем в правую часть 2H+:

H2 C2O4 ® 2CO2 + 2H+

 

д) As2O3 ® AsH3

В этой полуреакции необходимо сделать баланс и по мышьяку, меняющему степень окисления, и по кислороду, и по водороду. После баланса по мышьяку и кислороду, как описано ранее, получим:

As2O3 + 6H + ® 2 As H3 + 3H2O

При этом справа остались еще шесть несбалансированных атомов водорода, в 2AsH3, (они подчеркнуты), поэтому добавим в левую часть полуреакции еще шесть ионов H+ и тогда получим окончательно:

As2O3 + 12H+ ® 2AsH3 + 3H2O

Баланс по кислороду в щелочной среде делают, добавляя соответствующее число молекул H2O в ту часть полуреакции, где кислород в избытке, а в противоположную часть – удвоенное число ионов OH.

Примеры:

а) NO ® NO3

В правой части полуреакции два атома кислорода – в избытке, поэтому добавляем в правую часть две молекулы H2O, а в противоположную часть – четыре иона OH, в результате получим: NO + 4OH® NO3 + 2H2O

б) ClO3 ® Cl

В этом примере избыток кислорода в левой части полуреакции – добавляем влево три молекулы H2O, а вправо – шесть ионов OH, в результате получим:

ClO3 + 3H2O ® Cl+ 6OH

Баланс по водороду в щелочной (и нейтральной) среде делают, добавляя соответствующее число молекул H2O в ту часть полуреакции, где имеется дефицит атомов водорода, а в противоположную часть – такое же число ионов OH.

Примеры:

а) P ® PH3

В левой части полуреакции не хватает трех атомов водорода, поэтому добавляем влево три молекулы H2O, а вправо – три иона OH :

P + 3H2O ® PH3 + 3OH

б) NO3® NH3

В этой полуреакции левая и правая части различаются по числу атомов и кислорода, и водорода. После баланса по кислороду получим:

NO3+ 3H2O ® NH3 + 6OH– при этом справа остались несбалансированными еще три атома водорода, поэтому добавим в левую часть полуреакции еще три молекулы H2O, а в правую – еще три иона OH, и тогда получим окончательно

NO3+ 6H2O ® NH3 + 9OH

 

Нередки случаи, когда материальный баланс по водороду и кислороду в щелочной среде можно сделать одновременно с помощью только гидроксид ионов, например в полуреакции Zn ® [Zn(OH)4]2– для обеспечения материального баланса достаточно добавить влево четыре иона OH:

Zn + 4OH ® [Zn(OH)4]2–

В следующем примере этот прием не так очевиден, но также реализуется:

P + 2OH ® H2PO2

Нейтральная среда. Обратите внимание, что в нейтральной среде источник ионов H+ и OH – молекулы воды. В этих случаях баланс по кислороду делают, добавляя соответствующее число H2O в левую часть первой полуреакции и в правую часть второй полуреакции. Если в результате H2O оказалась там, где кислород в недостатке, то в противоположную часть добавляют удвоенное число H+, если кислород был в избытке, то в противоположную часть добавляют удвоенное число OH.

Такой прием уменьшает вероятность типичной для нейтральной среды ошибки, когда в молекулярном уравнении в продуктах оказываются одновременно и кислота, и щелочь.

Примеры:

Для реакции KMnO4 + KNO2 + H2O ® MnO2 + KNO3 + KOH можно

составить две идентичные схемы превращений:

а) MnO4 ® MnO2 б) NO2 ® NO3

NO2 ® NO3 MnO4 ® MnO2;

Начнем с варианта (а): для баланса по кислороду добавим молекулы H2O в левую часть первой полуреакции и в правую часть второй полуреакции:

а) MnO4 + H2O ® MnO2

NO2 ® NO3 + H2O

При этом оказалась ситуация, рассмотренная ранее при балансе по кислороду в щелочной среде (воду добавили в ту часть полуреакций, где кислород в избытке). Тогда число молекул H2O должно быть равно числу избыточных атомов кислорода, и в противоположную часть необходимо добавить удвоенное число ионов OH. Окончательно получим:

а) MnO4 + 2H2O ® MnO2 + 4OH

NO2 + 2OH ® NO3 + H2O

 

В варианте (б) для баланса по кислороду также добавим молекулы H2O в левую часть первой полуреакции и в правую часть второй полуреакции:

б) NO2 + H2O ® NO3

MnO4 ® MnO2 + H2O

В этом случае H2O оказалась в той части полуреакций, где дефицит кислорода. Подобно тому, как это рассмотрено ранее для кислой среды, число молекул H2O должно равняться числу недостающих атомов кислорода, и в противоположную часть следует добавить удвоенное число ионов H+:

NO2 + H2O ® NO3 + 2H+

MnO4 + 4H+ ® MnO2 + 2H2O

 

Следует отметить, что описанные здесь приемы составления материального баланса – чисто технические и совсем не обязательно отражают действительный механизм переноса атомов из одних молекул или ионов в другие.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 459. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Билет №7 (1 вопрос) Язык как средство общения и форма существования национальной культуры. Русский литературный язык как нормированная и обработанная форма общенародного языка Важнейшая функция языка - коммуникативная функция, т.е. функция общения Язык представлен в двух своих разновидностях...

Патристика и схоластика как этап в средневековой философии Основной задачей теологии является толкование Священного писания, доказательство существования Бога и формулировка догматов Церкви...

Основные симптомы при заболеваниях органов кровообращения При болезнях органов кровообращения больные могут предъявлять различные жалобы: боли в области сердца и за грудиной, одышка, сердцебиение, перебои в сердце, удушье, отеки, цианоз головная боль, увеличение печени, слабость...

Законы Генри, Дальтона, Сеченова. Применение этих законов при лечении кессонной болезни, лечении в барокамере и исследовании электролитного состава крови Закон Генри: Количество газа, растворенного при данной температуре в определенном объеме жидкости, при равновесии прямо пропорциональны давлению газа...

Ганглиоблокаторы. Классификация. Механизм действия. Фармакодинамика. Применение.Побочные эфффекты Никотинчувствительные холинорецепторы (н-холинорецепторы) в основном локализованы на постсинаптических мембранах в синапсах скелетной мускулатуры...

Шов первичный, первично отсроченный, вторичный (показания) В зависимости от времени и условий наложения выделяют швы: 1) первичные...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия