Уравнивание окислительно-восстановительных реакций.

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций основано на том, что число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем.

Рассмотрим метод составления уравнений, называемый методом электронного баланса. Последовательность составления уравнения при известной схеме реакции включает следующие стадии:

1) определение элементов, являющихся окислителем и восстановителем. Для этого необходимо определить степени окисления элементов, образующих соединения, участвующие в реакции;

2) составление уравнений полуреакций для процессов восстановления и окисления. Определяем коэффициенты для окислителя и восстановителя;

3) составление уравнения реакции с использованием полученных коэффициентов.

В качестве примера рассмотрим составление уравнения следующей реакции;

KMnO₄ + KNO₂ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + MnSO₄ + KNO₃ + H₂О

Определим СО элементов, образующих соединения, участвующие в реакции

Из схемы следует, что в ходе реакции СО марганца изменяется от (+7) до (+2), следовательно, марганец принимает

электроны и является окислителем, а степень окисления азота изменяется от (+3) до (+5), значит, азот отдаёт электроны и является восстановителем. Степени окисления других элементов не изменяются.

Составим полуреакции для процессов восстановления и окисления; при этом суммы зарядов левой и правой частей полуреакции должны быть равны:

Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺² |2;

N⁺³ - 2e → N⁺⁵ |5.

Из полуреакций следует, что, для того чтобы число принятых электронов было равно числу отданных электронов, в реакции должно участвовать 2 атома Mn⁺⁷ и 5 атомов N⁺³. Коэффициенты 2 и 5 носят название фиксированных коэффициентов, т.к. при дальнейшем уравнивании они или не изменяются, или изменяются одновременно в одно и то же число раз.

Проставим полученные коэффициенты перед KMnO₄, KNO₂, MnSO₄ и KNO₃:

2KMnO₄ + 5KNO₂ + H₂SO₄→ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5KNO₃ + H₂O.

Из полученной схемы следует, что в правой части имеем 3 сульфат-иона, а в левой части только один, следовательно, перед формулой серной кислоты необходимо поставить коэффициент 3:

2KMnO₄ + 5KNO₂ + 3H₂SO₄→ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5KNO₃ + H₂O.

Из полученной схемы следует, что в левой части имеем 6 атомов водорода, а в правой части – только два, следовательно, перед формулой воды необходимо поставить коэффициент 3:

2KMnO₄ + 5KNO₂ + 3H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5KNO₃ +3H₂O.

Проверяем полученное выражение на равенство числа атомов каждого элемента в левой и правой частях. Это условие соблюдено, следовательно, реакция уравнена, и поэтому ставим между левой и правой частями знак равенства.

Контрольные задания

1. Определите СО марганца в K₂MnO_4.

Ответ: +6.

2. Определите СО хлора в KClO₄ .

Ответ: +7.

3. Определите СО серы в K₂S.

Ответ: -2.

4. Определите СО азота в ионе аммония NH_4.⁺

Ответ: -3.

5. Определите СО фосфора в Na₄P₂O_7.

Ответ: +5.

6. Уравняйте реакцию SO₂ + Br₂+H₂O → HBr + H₂SO₄.

7. Уравняйте реакцию Cu + H₂SO₄→CuSO₄ + SO₂ + H₂O.

8. Уравняйте реакцию KMnO₄+KOH→K₂MnO₄+O₂+H₂O.

9. Уравняйте реакцию

K₂Cr₂O₇ +H₂S + H₂SO₄ → Cr₂ (SO₄)₃ + S + K₂SO ₄ + H₂O.

10. Уравняйте реакцию

Zn + KNO₃ + KOH → K₂ZnO₂ + KNO₂ +H₂O.

11. Уравняйте реакцию Cl₂+ KOH → KClO₃ + KCl+H₂O.

12. Уравняйте реакцию

N₂H₄ + NaOH + Zn → NN₃ + Na₂ZnO₂.

13. Уравняйте реакцию

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → K₂ SO₄ + MnSO₄ + O₂ + H₂O.