10.2.Складання рівнянь окисно-відновних реакцій

При складанні рівнянь окисно-відновних реакцій використовують, переважно, два методи:

1. метод електронного балансу, який базується на законах збереження числа атомів і загальної кількості електронів, які віддаються та приймаються при зміні ступеню окиснення;

2. метод іонно-електронного балансу, який ґрунтується на складанні йонних рівнянь для процесу окислення і процесу відновлення з наступним складанням загального рівняння.

Стехіометричні коефіцієнти в рівняннях окислювально-відновних реакцій знаходять з урахуванням числа відданих і прийнятих електронів. Треба пам’ятати, що загальна кількість електронів, яку віддає відновник, дорівнює загальній кількості електронів, яку приєднує окислювач.

Наприклад, схема реакції:

H₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂О Визначимо ступені окислення елементів і виявимо ті елементи, які його змінили:

_{+1 –2 +1 +6 -2 0 +3}

H₂S + K₂Cr₂O₇ +H₂SO₄ → S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

Випишемо ці елементи та напишемо напівреакції:

3			- процес окиснення
	6
2			- процес відновлення

Коефіцієнти 3 та 2 поставимо в рівняння реакції відповідно в лівій та в правій його частині:

3H₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → 3S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

Кількість атомів калію в лівій та правій частинах рівняння однакова. Підрахувавши кількість іонів SO₄^2- (3+1 = 4 ), ставимо перед сульфатною кислотою коефіцієнт 4. Підраховуємо кількість атомів гідрогену в лівій частині:

3×2 + 4×2 = 14, тоді перед молекулою води в правій частині рівняння треба поставити коефіцієнт 7, щоб в правій частині рівняння теж було 14 атомів гідрогену. Завершене рівняння буде мати вигляд:

3H₂S + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ = 3S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

Визначити можливість перебігу окислювально-відновних реакцій і їх напрямок можна на основі стандартних окислювально-відновних потенціалів .

Потенціал, що виникає на межі поділу інертного електрода з розчином, в якому є окислена й відновлена форми речовини, називають рівноважним окислювально-відновним потенціалом (). Значення , виміряні за стандартних умов (концентрація іонів у розчині дорівнює одиниці і температура 298 К), називають стандартними окислювально-відновними потенціалами і позначають . Стандартні окислювально-відновні потенціали кількісно характеризують здатність різних систем приєднувати або віддавати електрони.

Усі речовини, іони й атоми, що мають більш додатні значення в окисно-відновних реакціях є окисниками.

Отже, за допомогою окислювально-відновних потенціалів можна визначити напрямок перебігу будь-якої окислювально-відновної реакції, наприклад, визначимо можливий напрямок перебігу реакції

2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂

В; В

Порівнюючи ці величини, можна зробити висновок, що іони Fe³⁺ будуть окислювачем, а іони I^- - відновниками. Реакція проходитиме прямо (зліва направо), тому що електрорушійна сила (ЕРС) такої системи буде позитивною.

В

Якщо ми візьмемо реакцію 2Fe³⁺+2Br^-=2Fe²⁺+Br₂, то ця реакція самовільно проходитиме у зворотному напрямку, тому що Br₂ сильніший окислювач, ніж іони Fe³⁺

B; B.

Наведені приклади показують, що використовуючи значення стандартних окислювально-відновних потенціалів, можна визначити силу окислювача і відновника, напрямок перебігу окислювально-відновного процесу.