Составление уравнений реакций окисления-восстановления.

Рассмотрим последовательность, которой следует придерживаться при составлении уравнений, считая, что известны как исходные вещества, так и продукты реакций.

Пример1.

1).Составляем схему реакции:

ZnS + O₂  ZnO + SO₂

2).Определяем, что является окислителем и восстановителем и их степени окисления до и после реакции:

Zn +  Zn +

ZnS –восстановитель; О₂ – окислитель

3). Составим схемы переходов электронов (электронные уравнения)

- 6е = - процесс окисления

+ 4е =2 ^- - процесс восстановления

4). Уравняем число электронов, переходящих от восстановителя к окислителю, т.е. найдем наименьшее общее кратное этих величин. В данном примере это число равно 12:

– 6е =  2

+ 4е = 2  3

5) Подставим в схему реакции коэффициенты, уравнивающие числа отдаваемых и принимаемых электронов. Тогда уравнение принимает вид:

2ZnS + 3O₂ = 2 ZnO + 2 SO₂

6) Проверяем правильность написания уравнения реакции путем подсчета атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения.

Пример 2.

При окислении H₂S перманганатом калия в кислой среде схема реакции имеет вид:

KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ = MnSO₄ + S + K₂SO₄ + H₂O

+ 5e = | 2

– 2e =  5

В отличие от предыдущей в данной реакции кроме окислителя и восстановителя участвует также серная кислота, которая образует сульфаты марганца и калия. Исходя из наименьшего общего кратного находим, что коэффициенты при KMnO₄ и H₂S равны соответственно 2 и 5. Далее находим коэффициенты при H₂SO₄(x), K₂SO₄(y) и H₂O(z). Так, y=1 в соответствии с числом атомов калия (2KMnO₄), x=3 по числу ионов SO₄^2- (2MnSO₄ + K₂SO₄), a z=8 по числу атомов водорода (5H₂S + 3H₂SO₄).

Окислительно-восстановительное уравнение примет вид:

2KMnO₄ + 5H₂S + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5S + K₂SO₄ + 8H₂O

Правильность составленного уравнения проверяют по числу атомов кислорода в левой и правой частях уравнения, т.к. в данном случае кислород специальному уравниванию не подвергается.

Определение молярной массы эквивалента окислителей и восстановителей.

Для нахождения окислительно-восстановительных молярных масс эквивалента необходимо молярную массу вещества разделить на число электронов, отдаваемых восстановителем, или приобретенных окислителем.

Например, KMnO₄ в кислой среде восстанавливается до Mn²⁺, присоединяя пять электронов. Поэтому

m_э (KMnO₄) = = = 31,6 г/моль

Лабораторная работа

Опыт 1. Окисление сульфита натрия в кислой среде.

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора KMnO₄, прилейте равный объем 2н H₂SO₄, а затем прибавляйте по каплям раствор Na₂SO₃ до полного обесцвечивания раствора перманганата калия. Какую степень окисления приобретает Mn в кислой среде? Напишите уравнение реакции и укажите, какую функцию выполняет H₂SO₄. Чему равна молярная масса эквивалента KMnO₄?

Опыт 2. Окисление сульфита натрия в нейтральной среде.

Налейте в пробирку 1-2 мл KMnO₄ и такой же объем Na₂SO₃. Как меняется в этом случае цвет раствора? Какое соединение марганца выпало в осадок, если учесть, что восстанавливается до ? Напишите уравнение реакции, учитывая, что в ней принимает участие вода. Чему равна молярная масса эквивалента KMnO₄?

Опыт 3. Окисление сульфита натрия в щелочной среде.

Налейте в пробирку 1-2 мл Na₂SO₃ и столько же концентрированного раствора NaOH, затем прилейте 0,5-1 мл KMnO₄. Как изменится окраска раствора? Какой ион придаёт раствору такой цвет, если учесть, что восстанавливается до ? Напишите уравнение реакции. Чему равна молярная масса эквивалента KMnO₄?

• На основании приведенных опытов сделайте вывод о характере продуктов восстановления перманганат-иона (MnO₄^-) в зависимости от рН среды.

Опыт 4. Окислительно-восстановительная двойственность нитритов.

а) В пробирку поместить 1-2 мл перманганата калия, подкислить раствором серной кислоты и добавить раствор нитрита калия или натрия до обесцвечивания.

Напишите уравнение происходящей реакции

KMnO₄ + H₂SO₄ + KNO₂  MnSO₄ + KNO₃ + …

В реакции заметно слабое выделение оксида азота (II). Образование NO является результатом побочной реакции

2KNO₂ + H₂SO₄  K₂SO₄ + 2HNO₂

2HNO₂  H₂O + NO + NO₂

б) В пробирку налить 1-2 мл раствора иодида калия, подкислить разбавленным раствором H₂SO₄ и добавить KNO₂ до изменения окраски раствора.

Написать уравнение реакции

KJ + H₂SO₄ + KNO₂  J₂ + NO + …

• Подобрать коэффициенты с помощью метода электронного баланса. Сделайте вывод об окислительно-восстановительной способности нитрита калия.