2.3. Методы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций

2.3.1. Метод электронного баланса

Для составления уравнения необходимо:

1. Составить молекулярное уравнение реакции, например,

КМnО₄ + H₂SO₄ + Na₂SO₃ → K₂SO₄ + Na₂SО₄ + MnSО₄ + Н₂О.

2. Отметить элементы, изменяющие в результате реакции степень окисления

_{+1 +7 -2 +1 +6 -2 +1 +4 -2 +1 +6 -2 +1 +6 -2 +2 +6 -2 +1 -2}

КМnО₄ + H₂SO₄ + Na ₂SO₃ → K₂SO₄ + Na₂SO₄ + MnS0₄ + H₂O.

3. Найти окислитель, восстановитель и составить схемы окисления и восстановления

_{+7 +2}

Мn + 5е→Мn (восстановление), окислитель;

_{+4 _ + 6}

S - 2е → S (окисление), восстановитель.

4. Найти наименьшее общее кратное между числом электронов, принятых окислителем, и числом электронов, отданных восстановителем

_{+7 +2}

Мn + 5е→Мn;

_{+4 _ + 6} 10 наименьшее общее кратно

S - 2е → S.

5. Разделить наименьшее общее кратное последовательно на число электронов, принятых окислителем, и отданных восстановителем

_{+7 +2}

Мn + 5е→Мn 2

_{+4 _ + 6} 10 .

S - 2е → S 5

6. Полученные от деления множители расставить в реакции перед веществами, содержащими элементы, которые изменяют степень окисления, как основные коэффициенты:

2КМnО₄ + H₂SO₄ + 5Na₂SO₃ → K₂SO₄ + 5Na₂SО₄ + 2MnSО₄ + Н₂О.

7. Рассмотреть вопрос солеобразования и определить количество кислоты (по сере)

2КМnО₄ + 3H₂SO₄ + 5Na₂SO₃ → K₂SO₄ + 5Na₂SО₄ + 2MnSО₄ + Н₂О.

8. По водороду определить количество воды

2КМnО₄ + 3H₂SO₄ + 5Na₂SO₃ → K₂SO₄ + 5Na₂SО₄ + 2MnSО₄ +3Н₂О.

9. По кислороду проверить правильность расстановки коэффициентов. Количество атомов кислорода в правой и левой частях уравнения должно быть равным.

2.3.2 . Метод ионно-электронный (полуреакций)

Для составления уравнения необходимо:

1. Составить молекулярное уравнение реакций, например,

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + K₂SO₃ → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O.

2. Отметить элементы, изменяющие в результате реакции степень окисления. Найти окислитель и восстановитель.

_{+1 +6 -2 +1 +6 -2 +1 +4 -2 +3 +6 -2 +1 +6 -2 +1 -2}

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + K₂SO₃ → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O.

^{окислитель восстановитель}

3. Представить в ионной форме вещества, содержащие элементы, которые изменяют степень окисления (слабые электролиты записывать в виде молекул):

2К⁺ + Cr₂O₇^2- + 2К⁺ + SO₃^2- → 2Cr³⁺ + 3SO₄^2- + 2К⁺ + SO₄^2-.

4. Составить ионные схемы полуреакций окисления и восстановления

Cr₂O₇^{2- восстановление} 2Cr³⁺

SO₃^{2- окисление} SO₄^2-.

5. Уравнять число атомов каждого элемента в левой и правой частях полуреакций, используя для этого молекулы воды, ионы Н⁺ или ОН^-.

Cr₂O₇^2- + 14Н⁺ → 2Cr³⁺ + 7Н₂О;

SO₃^2- + Н₂О → SO₄^2- + 2Н⁺.

6. Уравнять суммарное число зарядов в обеих частях каждой полуреакции с помощью электронов

Cr₂O₇^2- + 14Н⁺ + 6е → 2Cr³⁺ + 7Н₂О;

SO₃^2- + Н₂О - 2е → SO₄^2- + 2Н⁺.

7. Подобрать основные коэффициенты для полуреакций балансированием процессов окисления и восстановления

Cr₂O₇^2- + 14Н⁺ + 6е → 2Cr³⁺ + 7Н₂О 1

SO₃^2- + Н₂О - 2е → SO₄^2- + 2Н⁺ 6 3.

8. Сложить уравнения полуреакций с учетом найденных основных коэффициентов. При этом получается уравнение реакции в ионной форме

Cr₂O₇^2- + 14Н⁺ + 3SO₃^2- +3Н₂О → 2Cr³⁺ + 7Н₂О + 3SO₄^2- + 6Н⁺;

Cr₂O₇^2- + 8Н⁺ + 3SO₃^2- → 2Cr³⁺ + 4Н₂О + 3SO₄^2-.

9. Расставить коэффициенты в молекулярном уравнении реакций

K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ + 3K₂SO₃ → Cr₂(SO₄)₃ + 3K₂SO₄ + 4H₂O.

10. Правильность расстановки коэффициентов проверить по кислороду.