Метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций)
Спецификой многих ОВР является то, что при составлении их уравнений подбор коэффициентов вызывает затруднение.
Для облегчения подбора коэффициентов чаще всего используют метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций). Рассмотрим применение каждого из этих методов на примерах.
Метод электронного баланса
В его основе метода электронного баланса лежит следующее правило: общее число электронов, отдаваемое атомами-восстановителями, должно совпадать с общим числом электронов, которые принимают атомы-окислители .
В качестве примера составления ОВР рассмотрим процесс взаимодействия сульфита натрия с перманганатом калия в кислой среде.
1) Составить схему реакции:
Записать исходные вещества и продукты реакции, учитывая, что в кислой среде MnO4 — восстанавливается до Mn 2+ (см. схему):
Найдем степень окисления элементов:
Из приведенной схемы понятно, что в процессе реакции происходит увеличение степени окисления серы с +4 до +6. S +4 отдает 2 электрона и является восстановителем. Степень окисления марганца уменьшилась от +7 до +2, т.е. Mn +7 принимает 5 электронов и является окислителем.
3) Составить электронные уравнения и найти коэффициенты при окислителе и восстановителе.
S +4 – 2e — = S +6 | 5 восстановитель, процесс окисления
Mn +7 +5e — = Mn +2 | 2 окислитель, процесс восстановления
Чтобы число электронов, отданных восстановителем, было равно числу электронов, принятых восстановителем, необходимо:
- Число электронов, отданных восстановителем, поставить коэффициентом перед окислителем.
- Число электронов, принятых окислителем, поставить коэффициентом перед восстановителем.
Таким образом, 5 электронов, принимаемых окислителем Mn +7 , ставим коэффициентом перед восстановителем, а 2 электрона, отдаваемых восстановителем S +4 коэффициентом перед окислителем:
4) Уравнять количества атомов элементов, не изменяющих степень окисления
Соблюдаем последовательность: число атомов металлов, кислотных остатков, количество молекул среды (кислоты или щелочи). В последнюю очередь подсчитывают количество молекул образовавшейся воды.
Итак, в нашем случае число атомов металлов в правой и левой частях совпадают.
По числу кислотных остатков в правой части уравнения найдем коэффициент для кислоты.
В результате реакции образуется 8 кислотных остатков SO4 2- , из которых 5 – за счет превращения 5SO3 2- → 5SO4 2- , а 3 – за счет молекул серной кислоты 8SO4 2- — 5SO4 2- = 3SO4 2- .
Таким образом, серной кислоты надо взять 3 молекулы:
Аналогично, находим коэффициент для воды по числу ионов водорода, во взятом количестве кислоты
6H + + 3O -2 = 3H2O
Окончательный вид уравнения следующий:
Признаком того, что коэффициенты расставлены правильно является равное количество атомов каждого из элементов в обеих частях уравнения.
Ионно-электронный метод (метод полуреакций)
Реакции окисления-восстановления, также как и реакции обмена, в растворах электролитов происходят с участием ионов. Именно поэтому ионно-молекулярные уравнения ОВР более наглядно отражают сущность реакций окисления-восстановления.
При написании ионно-молекулярных уравнений, сильные электролиты записывают в виде ионов, а слабые электролиты, осадки и газы записывают в виде молекул (в недиссоциированном виде).
При написании полуреакций в ионной схеме указывают частицы, подвергающиеся изменению их степеней окисления, а также характеризующие среду, частицы:
H + — кислая среда, OH — — щелочная среда и H2O – нейтральная среда.
Пример 1.
Рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в кислой среде.
1) Составить схему реакции:
Записать исходные вещества и продукты реакции:
2) Записать уравнение в ионном виде
В уравнении сократим те ионы, которые не принимают участие в процессе окисления-восстановления:
SO3 2- + MnO4 — + 2H + = Mn 2+ + SO4 2- + H2O
3) Определить окислитель и восстановитель и составить полуреакции процессов восстановления и окисления.
В приведенной реакции окислитель — MnO4 — принимает 5 электронов восстанавливаясь в кислой среде до Mn 2+ . При этом освобождается кислород, входящий в состав MnO4 — , который, соединяясь с H + образует воду:
MnO4 — + 8H + + 5e — = Mn 2+ + 4H2O
Восстановитель SO3 2- — окисляется до SO4 2- , отдав 2 электрона. Как видно образовавшийся ион SO4 2- содержит больше кислорода, чем исходный SO3 2- . Недостаток кислорода восполняется за счет молекул воды и в результате этого происходит выделение 2H + :
SO3 2- + H2O — 2e — = SO4 2- + 2H +
4) Найти коэффициенты для окислителя и восстановителя
Необходимо учесть, что окислитель присоединяет столько электронов, сколько отдает восстановитель в процессе окисления-восстановления:
MnO4 — + 8H + + 5e — = Mn 2+ + 4H2O |2 окислитель, процесс восстановления
SO3 2- + H2O — 2e — = SO4 2- + 2H + |5 восстановитель, процесс окисления
5) Просуммировать обе полуреакции
Предварительно умножая на найденные коэффициенты, получаем:
2MnO4 — + 16H + + 5SO3 2- + 5H2O = 2Mn 2+ + 8H2O + 5SO4 2- + 10H +
Сократив подобные члены, находим ионное уравнение:
2MnO4 — + 5SO3 2- + 6H + = 2Mn 2+ + 5SO4 2- + 3H2O
6) Записать молекулярное уравнение
Молекулярное уравнение имеет следующий вид:
Пример 2.
Далее рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в нейтральной среде.
В ионном виде уравнение принимает вид:
Также, как и предыдущем примере, окислителем является MnO4 — , а восстановителем SO3 2- .
В нейтральной и слабощелочной среде MnO4 — принимает 3 электрона и восстанавливается до MnО2. SO3 2- — окисляется до SO4 2- , отдав 2 электрона.
Полуреакции имеют следующий вид:
MnO4 — + 2H2O + 3e — = MnО2 + 4OH — |2 окислитель, процесс восстановления
SO3 2- + 2OH — — 2e — = SO4 2- + H2O |3 восстановитель, процесс окисления
Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:
Пример 3.
Составление уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в щелочной среде.
В ионном виде уравнение принимает вид:
В щелочной среде окислитель MnO4 — принимает 1 электрон и восстанавливается до MnО4 2- . Восстановитель SO3 2- — окисляется до SO4 2- , отдав 2 электрона.
Полуреакции имеют следующий вид:
MnO4 — + e — = MnО2 |2 окислитель, процесс восстановления
SO3 2- + 2OH — — 2e — = SO4 2- + H2O |1 восстановитель, процесс окисления
Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:
Необходимо отметить, что не всегда при наличии окислителя и восстановителя, возможно самопроизвольное протекание ОВР. Поэтому для количественной характеристики силы окислителя и восстановителя и для определения направления реакции пользуются значениями окислительно-восстановительных потенциалов.
Еще больше примеров составления окислительно-восстановительных реакций приведены в разделе Задачи к разделу Окислительно-восстановительные реакции. Также в разделе тест Окислительно-восстановительные реакции
Правила составления уравнений ионно-электронным методом
1) Если исходные соединения или ионы содержат больше атомов кислорода, чем продукты реакции, то в кислых растворах избыток кислорода связывается ионами водорода с образованием молекул воды:
MnО — 4 + 8H + + 5e→Mn +2 + 4H2O,
а в нейтральных и щелочных – молекулами воды с образованием гидроксид ионов
NO — 3 + 6H2O→ NH3 + 9OH — (нейтральная или щелочная)
MnО — 4 + 2H2O +3e→MnO2 ↓ + 4OH —
2) Если исходные соединения содержат меньше атомов кислорода, чем продукты реакции, то недостаток кислорода восполняется в кислой и нейтральной средах за счет молекул воды с образованием ионов водорода,
I2 + 6H2O→2 IO — 3 + 12H + +10e (кислая или нейтральная)
а в щелочной среде – за счет гидроксид-ионов, с образованием молекул воды.
CrO — 2 + 4OH — = CrO -2 4 + 2H2O + 3e
SO3 -2 + H2O – 2e→SO4 -2 + 2H +
SO3 -2 + 2OH — -2e→SO4 -2 + H2O
Это же правило, но в более короткой формулировке:
1) если исходные вещества полуреакции содержат больше кислорода, чем продукты реакции, то в кислых растворах освобождающийся кислород связывается в воду, а в нейтральных и в щелочных в гидроксид ион (OH — )
O 2- +2H + = H 2O
O 2- +HOH = 2OH —
2) если исходные вещества содержат меньше атомов кислорода, чем образующие, то недостаток их восполняется в кислых и нейтральных растворах за счет молекул воды, а в щелочных за счет гидроксид — ионов.
H2O = O 2- +2H +
2OH — = O 2- + H2O
MnO4 — + e = MnO4 2- 2
SO3 -2 + 2OH — 2e = SO4 -2 +H2O 1
Метод полуреакций (электронно – ионный метод) применяют для реакций, протекающих в растворах.
Электронно-ионные уравнения точнее отражают истинные изменения веществ в процессе окислительно-восстановительной реакции и облегчают составление уравнений этих процессов в ионно-молекулярной формуле.
Ионно — электронный метод ( метод полуреакций ) – основан на составлении раздельных ионных уравнений полуреакций – процессов окисления и восстановления – с последующим их суммированием в общее ионное уравнение.
1)записывается общая молекулярная схема
2)составляется ионная схема реакции. При этом сильные электролиты представлены в виде ионов, а слабые электролиты, осадки и газы – в молекулярном виде. В схеме определяется частица, определяется характер среды ( H + ,H2O или OH — )
Cr2O7 2- + Fe + H + →Cr 3+ + Fe 2+
3) Cоставляются уравнения 2-х полуреакций.
а) уравнивается число всех атомов, кроме водорода и кислорода
Cr2O7 2- + H + → 2Cr 3+
Fe→ Fe 2+
б) уравнивается кислород с использованием молекул H2O или связывания его в H2O
Cr2O7 2- + 14H + → 2Cr 3+ + 7 H2O
в)уравниваются заряды с помощью прибавления электронов
Cr2O7 2- + 14H + + 6e→2Cr 3+ + 7 H2O
Fe – 2e→Fe 2+
4) уравнивается общее число участвующих электронов путем подбора дополнительных множителей по правилу наименьшего кратного и суммируются уравнения обеих полуреакций.
Cr2O7 2- + 14H + + 6e→2Cr 3+ + 7 H2O 2 1
Fe – 2e→ Fe 2+ 6 3
Cr2O7 2- + 3Fe + 14H + → 2Cr 3+ + 3Fe 2+ + 7 H2O
5) записываются уравнения в молекулярной форме, с добавлением ионов, не участвующих в процессе окисления- восстановления.
Достоинства метода: видна роль среды, учитывается реальное состояние частиц в реакции, но применим лишь для реакций в растворах.
6. ЭДС окислительно-восстановительного процесса, направление протекания ОВР
7. Электродный потенциал
Электро́дный потенциа́л — разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и раствором электролита).
Возникновение электродного потенциала обусловлено переносом заряженных частиц через границу раздела фаз, специфической адсорбцией ионов, а при наличии полярных молекул (в том числе молекул растворителя) — ориентационной адсорбцией их. Величина электродного потенциала в неравновесном состоянии зависит как от природы и состава контактирующих фаз, так и от кинетических закономерностей электродных реакций на границе раздела фаз.
Равновесное значение скачка потенциалов на границе раздела электрод/раствор определяется исключительно особенностями электродной реакции и не зависит от природы электрода и адсорбции на нём поверхностно-активных веществ. Эту абсолютную разность потенциаловмежду точками, находящимися в двух разных фазах, нельзя измерить экспериментально или рассчитать теоретически.
Уравнение Нернста — уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными электродными потенциалами окислительно-восстановительных пар.
Вывод уравнения Нернста
,
· — электродный потенциал, — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;
· — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);
· — абсолютная температура;
· — постоянная Фарадея, равная 96485,35 Кл·моль −1 ;
· — число моль электронов, участвующих в процессе;
· и — активности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции.
Если в формулу Нернста подставить числовые значения констант и и перейти от натуральных логарифмов к десятичным, то при получим
Гальвани́ческий элеме́нт — химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и (или) их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. Назван в честь Луиджи Гальвани.
Всякий гальванический элемент состоит из двух электродов-металлов, погруженных в растворы электролитов; последние сообщаются друг с другом — обычно через пористую перегородку.
Электрод, на котором происходит процесс окисления, называется анодом (он заряжен отрицательно и имеет меньшее значение электродного потенциала).
Электрод, на котором происходит процесс восстановления, называется катодом (он заряжен положительно и имеет большее значение электродного потенциала).
10.ЭДС гальванического элемента
Максимальное значение напряжения гальванического элемента, соответствующее обратимому протеканию реакции, называется электродвижущей силой гальванического элемента и обозначается E.
E = j + — j— , если E > 0, следовательно, гальванический элемент работать будет.
При схематическом изображении гальванического элемента граница раздела между металлом и раствором обозначается вертикальной чертой, граница между растворами электролитов — двойной вертикальной чертой.
Химическая реакция, которая лежит в основе работы гальванического элемента называется токообразующей.
Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.
Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный [1] . Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы —анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.
Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного получения алюминия, водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорганических соединений [источник не указан 1346 дней] , диоксида марганца [2] , пероксида водорода. Большое количество металлов извлекаются из руд и подвергаются переработке с помощью электролиза (электроэкстракция,электрорафинирование). Также, электролиз является основным процессом, благодаря которому функционирует химический источник тока.
Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации).
12. Законы Фарадея
Первый закон Фарадея
В 1832 году Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит:
если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток с силой тока I. Коэффициент пропорциональности называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.
Вывод закона Фарадея
(1)
(2)
(3)
(4)
, где z — валентность атома (иона) вещества, e — заряд электрона (5)
Подставляя (2)-(5) в (1), получим
где — постоянная Фарадея.
Второй закон Фарадея
Электрохимические эквиваленты различных веществ относятся, как их химические эквиваленты.
Химическим эквивалентом иона называется отношение молярной массы A иона к его валентности z. Поэтому электрохимический эквивалент
где — постоянная Фарадея.
Второй закон Фарадея записывается в следующем виде:
где — молярная масса данного вещества,образовавшегося (однако не обязательно выделившегося — оно могло и вступить в какую-либо реакцию сразу после образования) в результате электролиза, г/моль; — сила тока, пропущенного через вещество или смесь веществ (раствор, расплав), А; — время, в течение которого проводился электролиз, с; — постоянная Фарадея, Кл·моль −1 ; — число участвующих в процессе электронов, которое при достаточно больших значениях силы тока равно абсолютной величине заряда иона (и его противоиона), принявшего непосредственное участие в электролизе (окисленного или восстановленного). Однако это не всегда так; например, при электролизе раствора соли меди(II) может образовываться не только свободная медь, но и ионы меди(I) (при небольшой силе тока).
Методом электронно — ионных уравнений составьте уравнение реакции :Br2 + H2O = HBr + HBrO3?
Химия | 10 — 11 классы
Методом электронно — ионных уравнений составьте уравнение реакции :
Br2 + H2O = HBr + HBrO3.
Br2 + H2O = HBr + HBrO3если с балансировать то получится :
HBrO3 + 5HBr — — — > ; 3Br2 + 3H2O.
Составить уравнение реакции и подобрать коэффициенты методом электронно — ионного баланса?
Составить уравнение реакции и подобрать коэффициенты методом электронно — ионного баланса.
Только под буквой А.
Составьте уравнения реакций и подберите коэффициенты методом электронного баланса и ионно — электронным меодом : Co + HNO3(конц?
Составьте уравнения реакций и подберите коэффициенты методом электронного баланса и ионно — электронным меодом : Co + HNO3(конц.
Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции?
Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции.
Используя метод электронного баланса составьте уравнение реакцииHBr + MnO2 — — — > ; MnBr2 + Br2 + H2OОпределите окислитель и восстановитель?
Используя метод электронного баланса составьте уравнение реакции
HBr + MnO2 — — — > ; MnBr2 + Br2 + H2O
Определите окислитель и восстановитель.
Составьте уравнения реакций, расставив коэффициенты методом электронно — ионного (или электронного) баланса : Be + H2SO4 = BeSO4 + H2↑?
Составьте уравнения реакций, расставив коэффициенты методом электронно — ионного (или электронного) баланса : Be + H2SO4 = BeSO4 + H2↑.
Химия?
Задание : Составьте уравнения следующих превращений : NaBr ⇒ Br⇒HBr⇒AgBr Для реакции 3 напишите молекулярное и ионно — молекулярное уравнения, укажите тип этой реакции.
Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакцииBr2 + Ca3P2 + H2O — — — > ; Сa3(PO4)2 + HBrОпределить окислитель и восстановитель?
Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции
Br2 + Ca3P2 + H2O — — — > ; Сa3(PO4)2 + HBr
Определить окислитель и восстановитель.
1. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции HBr + KBrO3 → Br2 + KBr + H2O Определите окислитель и восстановитель?
1. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции HBr + KBrO3 → Br2 + KBr + H2O Определите окислитель и восстановитель.
2. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции HNO2 + Cl2 + H2O → HNO3 + HCl Определите окислитель и восстановитель.
Для окислительно — восстановительной реакции составьте полуреакции окисления и восстановления ; укажите окислитель и восстановитель ; составьте сокращенное ионное и полное молекулярное уравнения ионно?
Для окислительно — восстановительной реакции составьте полуреакции окисления и восстановления ; укажите окислитель и восстановитель ; составьте сокращенное ионное и полное молекулярное уравнения ионно — электронным методом или электронным методом.
MnSO4 + S + K2SO4 + H2O → KMnO4 + H2S + H2SO4.
Используя метод электронно — ионного баланса составьте уравнение реакции : NH4NO2 + FeSO4 + … = NO + … + (NH4)2SO5 + H2O?
Используя метод электронно — ионного баланса составьте уравнение реакции : NH4NO2 + FeSO4 + … = NO + … + (NH4)2SO5 + H2O.
На этой странице находится вопрос Методом электронно — ионных уравнений составьте уравнение реакции :Br2 + H2O = HBr + HBrO3?, относящийся к категории Химия. По уровню сложности данный вопрос соответствует знаниям учащихся 10 — 11 классов. Здесь вы найдете правильный ответ, сможете обсудить и сверить свой вариант ответа с мнениями пользователями сайта. С помощью автоматического поиска на этой же странице можно найти похожие вопросы и ответы на них в категории Химия. Если ответы вызывают сомнение, сформулируйте вопрос иначе. Для этого нажмите кнопку вверху.
2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2 реакция замещения Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O реакция обмена H2CO3 = H2O + CO2 реакция разложения 3Mg + N2 = Mg3N2 реакция соединения.
HCl + NH3 = NH4Cl n(HCl) = n(NH4Cl) = 11200 дм3 / 22, 4 дм3 / моль = 500 моль m(NH4Cl) = 500 моль * 56, 5 г / моль = 28250 г = 28, 250 кг.
H2SO3 = H + HSO3 = 2H + SO3 AL(NO3)3 = AL + 3NO3.
Твердое ; желтого или зелено желтого цвета ; запах есть, непластичное и хрупкоев S8моноклинном виде и пластичное в S6 и S4 — пластические виды серы, получаются при нагревании ; в воде нерастворимо ; T кип = + 444 С Т плав = + 112С ; плотность = 2070 ..
A) Li + Cl2 = LiCl2 b)Li + S = v) g)Li + O2 = LiO2 d)Li + 2HCl = LiCl + H2.
На чем основаны разделение химических реакций на типы? (8класс).
9 / 3 = 3 3 * 9 = 27 периметр.
Вода, солёностькоторой не превышает 0, 1%, даже в форме пара или льда называется пресной. Ледяные массивы, например : айсберги и ледники в полярных регионах содержат в себе наибольшую часть пресной воды Земли. Помимо этого, пресная вода существует ..
6. 4) оксид меди(II) 7. 2) кислород 8. 4) — 3→ + 1 N⁻³H4NO3 = N⁺¹2O + 2H2O 9. 3) Br2(0) SO2 + Br⁰2 + H2O → H2SO4 + HBr⁻¹ 10. 4) кислород.
http://allrefrs.ru/4-29750.html
http://himia.my-dict.ru/q/3589935_metodom-elektronno-ionnyh-uravnenij-sostavte-uravnenie/