Написать уравнения полуреакций окисления и восстановления

Составление уравнений полуреакций окисления с учетом кислотности среды

Задача 625.
Составить уравнения полуреакций окисления с учетом кислотности среды:
;; .
Решение:

Задача 626.
Закончить уравнения реакций:
а) Mn(OH)₂ + Cl₂ + KOH = MO₂ +
б) MnO₂ + O₂ + KOH = K₂MnO₄ +
в) FeSO₄ + Br₂ + H₂SO₄ =
г) NaAsO₂ + I₂ + NaOH = Na₃AsO₄ +
Решение:
а) Mn(OH)₂ + Cl₂ + KOH = MO₂ +
Одна молекула Mn(OH)₂ превращается в один ион Mn 2+ и два иона OH — :

Источником кислорода для протекания процесса превращения Mn 2+ в MnO₂ служат ионы OH — в щелочной среде. Окислителем данного процесса являются атомы хлора из молекул Cl₂.

Марганец повышает свою степень окисления от +4 до +6, т. е. проявляет свойства восстановителя, а кислород понижает свою степень окисления от 0 до -2, проявляя свойства окислителя.

Молекулярная форма процесса:

2Fe 2+ + Br₂ 0 = 2Fe 3+ + 2Br —

Молекулярная форма процесса:

г) NaAsO 2 + I 2 + NaOH = Na 3 AsO 4 +

AsO 2- + I₂ 0 + 4OH — = AsO₄ 3- + 2I — + 2H₂O

Метод полуреакций — составление уравнений ОВР

Любая окислительно-восстановительная реакция состоит из двух «половинок» — в ходе ОВР идут два процесса — процесс окисления вещества-восстановителя и процесс восстановления вещества-окислителя. Оба эти процесса могут быть описаны соответственными ионными уравнениями, которые потом можно суммировать и получить итоговое общее ионное уравнение реакции, а потом записать молекулярное уравнение.

В качестве примера составим уравнение реакции сероводорода с раствором калия перманганата в кислой среде методом полуреакций. Ранее это уравнение было составлено методом электронного баланса.

В ходе реакции происходит разложение молекул сероводорода на серу и водород, о чем свидетельствует постепенное помутнение раствора перманганата калия (сера выпадает в осадок). Процесс окисления сероводорода запишем в виде уравнения полуреакции окисления:

Поскольку в левой и правой частях схемы кол-во атомов серы и водорода равно, то стрелку можно заменить на знак равенства, уравняв предварительно число зарядов в исходном веществе и продуктах реакции:

Параллельно с помутнение раствора идет и смена его окраски — из малинового раствор становится бесцветным,что объясняется переходом ионов MnO₄ — , имеющих малиновую окраску, в практически бесцветный катион марганца Mn 2+ . Эта полуреакция восстановления выражается схемой:

А куда же делся атом кислорода? — обязательно спросит внимательный читатель. В кислой среде атом кислорода, входящий в состав иона, соединяется с атомами водорода, выделяющимися в ходе полуреакции окисления, образуя молекулу воды, при этом, поскольку из одного иона освобождается аж 4 атома кислорода, то для их связывания требуется 8 атомов водорода:

Чтобы уравнять заряды в левой и правой части схемы, в левую часть надо добавить 5 электронов (в левой части сумма зарядов +7, а в левой +2):

Для получения суммарного уравнения реакции, необходимо почленно сложить две полуреакции, предварительно уравняв кол-во отданных и полученных электронов, по аналогии с методом электронного баланса:

Проверяем кол-во атомов и заряды в левой и правой частях суммарного уравнения, они равны, значит уравнение составлено правильно (водорода — по 16 атомов; серы — по 5; марганца — по 2; кислорода — по 8; заряды — по +4).

Чтобы перейти от ионного уравнения к молекулярному, надо в левой части подобрать к катионам и анионам их «пары» — анионы и катионы соответственно, после чего подобранные ионы записать и в правую часть уравнения, после этого ионы объединяются в молекулы, и получается молекулярное уравнение.

Результат аналогичен уравнению, полученному методом электронного баланса.

Правила составления уравнений ОВР методом полуреакций

На первом этапе в ионном виде записывают полуреакцию окисления и полуреакцию восстановления, в которых указывают вещество-восстановитель и вещество-окислитель, с продуктами их реакции.
Сильные электролиты записываются в виде ионов.
Слабые электролиты, газы и твердые вещества, выпадающие в осадок — в виде молекул.
Продукты реакции между восстановителем и окислителем устанавливаются по справочникам или по «шпаргалке», приведенной на странице «Определение продуктов ОВР» (это самый сложный этап для начинающих).
Записывают схему реакции, в которой многоточием обозначают неизвестные продукты реакции.
Что делать с кислородом:
- Если в исходном веществе кислорода содержится больше, чем в продуктах реакции, то «лишний» кислород в растворах с кислой средой связывается с катионами водорода, образуя молекулы воды (O -2 +2H + =H₂O); в нейтральных растворах — в гидроксид-ионы: O -2 +H₂O=2OH — ;
- Если в исходном веществе кислорода содержится меньше, чем в продуктах реакции, то «недостающий» кислород «забирается» из молекул воды (в растворах с кислой и нейтральной средой): H₂O=O -2 +2H + ; в щелочных растворах — за счет гидроксид-ионов: 2OH — =O -2 +H₂O.
В левой и правой частях уравнения должны быть равны суммарное число и знак электрических зарядов.

Достоинства метода полуреакций:

Работают с реально существующими ионами (MnO₄ — ), а не виртуальными (Mn +7 ).
Нет необходимости знать степени окисления атомов.
Прослеживается роль среды, в которой происходит взаимодействие веществ.
Не нужно знать все продукты реакции, они выводятся «сами собой» в процессе составления уравнения.

Пример составления уравнения ОВР для кислотной среды

Составление уравнения реакции серы с азотной кислотой:

S+HNO₃
S 0 → SO₄ 2- — процесс окисления восстановителя.
NO₃ — → NO — процесс восстановления окислителя.
Приводим в «порядок» первую полуреакцию окисления:
- S 0 → SO₄ 2- — отличник должен здесь спросить, откуда справа взялся кислород? Немного терпения, сейчас все станет ясно.
- в правую часть схемы, где присутствует избыток кислорода, добавляется катион водорода:
  S 0 → SO₄ 2- +H +
- у внимательного читателя тут же должен возникнуть вопрос — а откуда взялся катион водорода? Отвечаем: из молекулы воды, которая добавляется в левую часть схемы:
  S 0 +H₂O → SO₄ 2- +H +
- Вот теперь настало время уравнять в обеих частях схемы кислород, который, теперь понятно, откуда взялся:
  S 0 +4H₂O → SO₄ 2- +H +
- Теперь надо уравнять водород:
  S 0 +4H₂O → SO₄ 2- +8H +
- С атомами элементов в обеих частях схемы полный порядок, осталось разобраться с зарядами — в левой части заряд нулевой; в правой: (-2)+8(+1)=+6:
  S 0 +4H₂O-6e — → SO₄ 2- +8H +
Делаем аналогичную работу со второй полуреакцией восстановления:
- NO₃ — → NO
- Добавляем водород, в левую часть, где присутствует «лишний» кислород:
  NO₃ — +H + → NO
- В правую часть добавляем воду:
  NO₃ — +H + → NO+H₂O
- Уравниваем кислород:
  NO₃ — +H + → NO+2H₂O
- Уравниваем водород:
  NO₃ — +4H + → NO+2H₂O
- Уравниваем заряды:
  NO₃ — +4H + +3e — → NO+2H₂O
Уравниваем кол-во электронов, которые были отданы и приняты в двух полуреакциях:
Суммируем левые и правые части, предварительно умножив на коэффициент (2) члены второй полуреакции:
Проводим сокращение одинаковых членов в левой и правой частях схемы и добавляем в пару к анионам «нужные» катионы, чтобы образовались молекулы, в нашем случае это будут молекулы азотной и серной кислоты, для этого мы добавим катион водорода (2H + ):
Суммарное молекулярное уравнение:
S+2HNO₃ = H₂SO₄+2NO — в результате взаимодействия серы с азотной кислотой получается серная кислота и оксид азота (II).

Пример составления уравнения ОВР для кислотной среды

«Фокус» уравнивания кол-ва атомов кислорода и водорода для уравнений ОВР в щелочной среде заключается в следующем:

Вода (H₂O) добавляется в ту часть полуреакции, в которой присутствует избыток кислорода.
Соответственно, в противоположную часть уравнения-схемы добавляется удвоенное число гидроксид-ионов (OH — ).
Перед формулой молекулы воды ставится коэффициент, уравнивающий разницу кол-ва атомов кислорода в левой и правой частях полуреакции.
Перед формулой гидроксид-иона ставится удвоенный коэффициент.
Восстановитель присоединяет атомы кислорода из гидроксид-ионов.

MnO₂+KClO₃+KOH → ?
MnO₂ → MnO₄ 2- оксид марганца является восстановителем, он будет связывать гидроксид-ионы.
Поскольку в правой части схемы килорода больше (на 2 атома), то вода добавляется сюда же, перед ее формулой ставится коэффициент 2, соответственно, в левую часть схемы полуреакции добавляют 4 гидроксид-иона:
MnO₂+4OH — → MnO₄ 2- +2H₂O
Уравниваем заряды:
MnO₂+4OH — -2e — → MnO₄ 2- +2H₂O
ClO₃ — → Cl — — полуреакция восстановления.
Избыток кислорода (3 «лишних» атома) находится в левой части схемы полуреакции, сюда же добавляем и 3 молекулы воды, а в правую часть 6 гидроксид-ионов:
ClO₃ — +3H₂O → Cl — +6OH —
Уравниваем заряды:
ClO₃ — +3H₂O+6e — → Cl — +6OH —
Уравниваем в полуреакциях кол-во отданных и принятых электронов (6 и 2 сокращаем на 2), и получаем суммарное уравнение, путем сложения двух уравнений полуреакций:
Проводим сокращение подобных слагаемых и добавляем катионы калия, чтобы перейти к молекулярной форме уравнения реакции:
Молекулярное уравнение реакции:
3MnO₂+6KOH+KClO₃ = 3K₂MnO₄+3H₂O+KCl

Пример составления уравнения ОВР для нейтральной среды

Среду нейтральной можно счситать лишь условно, в любом случае, среда будет либо слабощелочной, либо слабокислотной.

Составляя уравнение ОВР методом полуреакций для нейтральной среды, одну полуреакцию составляют, как для кислотной среды — в левую часть схемы добавляют молекулу воды, в правую — катион водорода), вторую — как для щелочной (в левую часть добавляют молекулу воды, в правую — гидроксид-ион).

Na₂SO₃+KMnO₄+H₂O
SO₃ 2- → SO₄ 2- — процесс окисления восстановителя;
MnO₄ — → MnO₂ — процесс восстановления окислителя;
Схема реакции:
SO₃ 2- +MnO₄ — → SO₄ 2- +MnO₂+.
Составляем уравнения полуреакций:
Молекулярное уравнение:

Еще один пример:

S+KMnO4 → ?
S → SO₄ 2-
MnO₄ — → MnO₂
Первую полуреакцию оформляем, как для кислотной среды; вторую — как для щелочной:
Сокращаем обе части равенства на 8 молекул воды, и добавляем катионы калия:
Молекулярное уравнение:
S+2KMnO₄ = K₂SO₄+2MnO₂

Более подробно составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом полуреакций в различных средах рассмотрено на странице Влияние среды на протекание ОВР.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе

Написать уравнения полуреакций окисления и восстановления

Составление уравнений полуреакций окисления с учетом кислотности среды

Метод полуреакций — составление уравнений ОВР

Правила составления уравнений ОВР методом полуреакций

Пример составления уравнения ОВР для кислотной среды

Пример составления уравнения ОВР для кислотной среды

Пример составления уравнения ОВР для нейтральной среды

Составьте уравнения полуреакций окисления и восстановления, назовите атом-окислитель и атом-восстановитель. Используя метод

Ваш ответ

Похожие вопросы