3 Тотығу-тотықсыздану реакциялардың теңдеулерін құрастыру әдістері

 

          Тотығу-тотықсыздану реакциялардың (ТТР) теңдеулерін құрастыру кезінде келесі реттілікті сақтау ыңғайлы болады: бастапқы заттарда алдымен тотықсыздандырғышты, одан кейін тотықтырғыш пен ортаны (қажет болса); өнім заттарында – алдымен тотығу өнімін, одан кейін тотықсыздану өнімі мен басқа заттарды жазады. Тотығу-тотықсыздану реакциялардың (ТТР) теңдеулерін құрастыруда екі әдіс қолданылады: электрондық баланс әдісі және иондық-электрондық баланс әдісі.

 

3.1 Электрондық баланс әдісі

 

          Электрондық баланс әдісі бастапқы және өнім заттарында атомдардың тотығу дәрежелерін салыстыруға негізделген. Негізгі талап: тотықсыздандырғыштың берген электрондар саны тотықтырғыштың қосып алған электрондар санына тең болуы қажет. Мұнымен қатар, реакция нәтижесінде қандай зат түзілетінін білу қажет.

       

Типтік есеп № 3

          Электрондық баланс әдісін қолдана отырып, келесі сұлба бойынша өтетін   H₂S  +  KMnO₄  +  H₂SO₄   S  +  MnSO₄  +  K₂SO₄  +  H₂O

тотығу-тотықсыздану реакциясында тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты анықтап, коэффициенттерін табыңыз.

Шығарылуы

а)      Реакцияға дейін және реакциядан кейін элемент атомдары тотығу дәрежелерінің өзгеруін анықтаймыз:

      H S +K Mn O +H S O S⁰ + Mn S O +K S O + H O .

          Тотығу дәрежелері өзгеретін элементтер - күкірт пен марганец: тотықсыздандырғыш (Т-с-ш) Н₂S (күкірттің тотығу дәрежесі минималды), тотықтырғыш (Т-т-ш) KMnO₄ (молекулада марганец жоғарғы тотығу дәрежесінде).

б)      Процестердің  электрондық теңдеулерін құрастырамыз:

                                Т-с-ш   5    S     S⁰  ,  тотығу процесі;

                                Т-т-ш   2    Mn Mn ,  тотықсыздану процесі.

          Берілетін және қосып алатын электрондар саны бірдей болу керек, сондықтан бірінші теңдеуді 5-ке, екіншісін – 2-ге көбейтеміз.

в)   Тотықтырғыш, тотықсыздандырғыш және сәйкесінше реакция өнімдерінің алдына коэффициенттерді қоямыз: 5 молекула күкіртті сутек пен 2 молекула калий перманганатын алу қажет, сонда күкірттің 5 атомы мен марганец сульфатының 2 молекуласы түзіледі:

5H₂S +  2KMnO₄  +  H₂SO₄   →  5S  +  2MnSO₄  +  K₂SO₄  +  H₂O.

г) Теңдеудің оң және сол жақтарында тотығу-тотықсыздану процесіне қатыспайтын металл атомдарының саны (бұл металл - калий) тең.

д) Енді қышқыл қалдықтарын теңестіреміз. Оң жағында MnSO₄ екі молекуласы мен K₂SO₄ бір молекуласының құрамында 3 қышқыл қалдығы бар (SO₄^2-),  сол жағында - H₂SO₄  қүрамында бір қышқыл қалдығы бар. Қшқыл қалдықтары бойынша теңдікті орнату үшін H₂SO₄ алдына 3 коэффициентін қою қажет:

5H₂S  +  2KMnO₄  +  3H₂SO₄  →  5S  +  2MnSO₄  +  K₂SO₄  +  H₂O.

е) Сутек иондарының санын теңестіреміз: сол жағында 5 молекула H₂S пен 3 молекула H₂SO₄ құрамында 16 сутегі ионы бар, сондықтан теңдіктің оң жағындағы Н₂О-ң алдына 8 коэффициентін қою қажет:

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

ж)    Теңдеудің дұрыс жазылуын дәлелдейміз:

теңдеудің сол жағында оттегі атомдарының саны  2 · 4 + 3 · 4 = 20, оң жағында 2 · 4 + 1 · 4 + 1 · 8 = 20.