2. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций.

В любом окислительно-восстановительном процессе общее количество электронов, отдан­ных восстановителем, равно числу электронов, присоединённых окислителем. Это положение ле­жит в основе всех методов составления уравнений реакций окисления-восстановления, основными из которых являются метод электронных уравнений (метод электронного баланса) и метод электронно-ионных уравнений (метод электронно-ионного баланса).

Пример 2.1.Составление уравнения реакции окисления-восстановления, протекающей по схеме Al+H₂SO₄ <=>Al₂(SO₄)₃+H₂↑, методом электронного баланса.

Согласно методу первоначально в соответствии с молекулярной схемой реакции определяется степень окисления атомов до и после реакции. Для рассматриваемой реакции степени окисления атомов до и после реакции равны (обычно указываются над химическим символом элемента):

0 +1+6-2 +3 +6-2 0

Al+H₂S0₄=>Al₂(S0₄)з +Н₂↑.

Затем записываются электронные уравнения окисления и восстановления атомов, определяются коэффициенты для процесса окисления и восстановления (слева от вертикальной черты), суммируются электронные уравнения с учётом найденных коэффициентов и записывается уравнение окисления-восстановления атомов.

0 +3

1 Al = Al+3е - уравнение окисления восстановителя Al.

+1 0

3 Н+е=Н - уравнение восстановления окислителя Н.

0 +1 +3 0

А1+ЗН=А1+ЗН - уравнение окисления-восстановления.

Коэффициенты из уравнения окисления-восстановления атомов переносим в молекулярную схему: Al+1,5H₂S0₄=>0,5Al₂(S0₄)з+1,5H₂↑. Т.к. в уравнениях реакций принято использовать целочисленные стехиометрические коэффициенты, произведём га удваивание и запишем новую схему реакции: 2A1+3H₂S0₄=>A1₂(S0₄)₃+3H₂↑. После проверки в записанной молекулярной схеме количества атомов, не участвующих в окислительно-восстановительном процессе (атомов S и О), приходим к выводу, что данная схема представляет собой уравнение реакции, которое и записываем в окончательном виде: 2Al+3H₂S0₄=Al₂(S0₄)₃+3H₂↑.

Второй метод - метод электронно-ионных уравнений используется для составления уравне­ний реакций окисления-восстановления, протекающих в растворах. Отличительной особенностью данного метода является то, что уравнения окисления и восстановления составляются для процессов превращения частиц, реально существующих в растворе - молекул, ионов и пр. Эти уравнения называ­ются электронно-ионными, по названию которых получил название и сам метод.

Пример 2.2. Составление электронно-ионных уравнений взаимного превращения Мn₂О₇ <=> Мn²⁺ в кислой среде.

Согласно схеме при превращении Мп₂0₇ в Мп²⁺происходит высвобождение семи атомов кисло­рода, которые в кислой среде связываются 14 ионами Ft, образуя 7 молекул Н₂0. В соответствии с этим после уравнивания числа атомов Мп и подсчёта суммарного заряда в левой и правой частях схе­мы электронно-ионное уравнение рассматриваемого превращения записывается: Мп₂0₇+14Н⁺+10е =2Мп²⁺+7Н₂0. Из записанного уравнения следует, что рассматриваемое превраще­ния является процессом восстановления окислителя (Mn₂07+14H⁺).

При обратном превращении Мп²⁺ в Мп₂0₇ происходит связывание семи атомов кислорода. Поэтому для компенсации недостающих 7 атомов кислорода в левую часть электронно-ионного урав­нения рассматриваемого превращения нужно ввести 7 молекул растворителя - Н₂0. Результатом свя­зывания 7 атомов кислорода является образование 14 ионовH⁺, высвобождающихся из 7 молекул воды. В соответствии с этим после уравнивания числа атомов Мп и подсчёта суммарного заряда в левой и правой частях схемы электронно-ионное уравнение рассматриваемого превращения записывается: 2Мп²⁺ +7Н₂0=Мп₂0₇ +14Н⁺+10е. Из записанного уравнения следует, что рассматриваемое превраще­ния является процессом окисления восстановителя (2Мп²⁺+7Н₂0).

Подробнее о методе электронно-ионных уравнений - см. Методические указания к контрольной работе №5: Окислительно-восстановительные процессы.