Ю.И.ПАХОМОВ.Практическая работа 4. Методы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций(11 класс)

Практическая работа 4.
Методы составления уравнений
окислительно-восстановительных реакций

Цели. Повторить и закрепить метод расстановки коэффициентов путем составления электронного баланса в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, изучить на конкретных примерах ионно-электронный метод.
Оборудование. Шкала изменения степеней окисления элементов .

Среди многообразия химических процессов первостепенное значение для человека имеют окислительно-восстановительные реакции. Такие реакции лежат в основе всех способов получения металлов, их защиты от коррозии, действия химических источников электроэнергии, синтеза целого ряда важнейших продуктов и т.п. Эти реакции играют важную роль и в природе (дыхание, гниение, горение). Они широко используются в аналитической химии и контрольно-измерительной технике.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Электронный метод. Согласно этому методу составление уравнений окислительно-восстановительных реакций проводится в следующей последовательности.

1. Записывают схему реакции с указанием исходных и образующихся веществ:

NH₃ + O₂ →NO + H₂O.

2. Определяют степени окисления элементов, которые ее изменяют:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

3. Составляют уравнения процессов окисления и восстановления, находят число отдаваемых и присоединяемых электронов:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

4. Определяют коэффициенты перед формулами соединений, учитывая правило электронного баланса, согласно которому число принятых и отданных элементами электронов одинаково. Для этого находят наименьшее общее кратное (НОК) чисел перемещенных электронов, которое делят на соответствующие процессам окисления и восстановления числа электронов:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

5. После умножения на соответствующие коэффициенты складывают оба уравнения:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

6. Ориентируясь на полученные коэффициенты, записывают уравнение реакции в молекулярном виде:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O.

ПРИМЕРЫ:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Задание 1. Электронным методом подобрать коэффициенты в уравнениях следующих окислительно-восстановительных реакций:

1) Al + НNО₃ (разб.) → Al(NО₃)₃ + NН₄NО₃ + Н₂О;

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Ионно-электронный метод. Электронно-ионные уравнения реакций отличаются тем, что в них записываются только те ионы, которые действительно существуют в водном растворе. Малодиссоциирующие вещества в этих уравнениях пишут в молекулярной форме (если в их составе имеются атомы элементов, изменяющих в ходе реакции степень окисления [Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]).
Например, для реакции KMnO₄ c K₂SO₃ в кислой среде:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Электронное уравнение этой реакции получается по схеме:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

электронно-ионное уравнение начинают составлять с записи:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

а) В кислой среде число атомов кислорода уравнивают с помощью молекул воды и ионов водорода. В паре с окислителем записывают ионы водорода, а с восстановителем – молекулы воды. Количество молей воды соответствует недостатку атомов кислорода, а число ионов водорода Н⁺ превышает мольное количество воды в 2 раза:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

б) Взаимодействие тех же реагентов – перманганата калия с сульфитом калия – в щелочной среде дает другой продукт – манганат калия:

KMnO₄ + K₂SO₃ + KOH → K₂MnO₄ + K₂SO₄ + Н₂О.

В щелочной среде число атомов кислорода уравнивают с помощью молекул воды и гидроксид-ионов ОН^–. В схеме гидроксид-ионы записывают в паре с восстановителем, а молекулы воды – с окислителем:


[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

в) Третье направление реакции осуществляется в нейтральной среде и приводит к оксиду марганца(IV):

KMnO₄ + K₂SO₃ + Н₂О в) Третье направление реакции осуществляется в нейтральной среде и приводит к оксиду марганца(IV):

KMnO₄ + K₂SO₃ + Н₂О → MnO₂ + KOH + K₂SO₄.

В нейтральной среде число атомов кислорода уравнивают с помощью молекул воды и ионов Н⁺ или ОН^–. В левую часть схемы всегда записывают воду в количестве, соответствующем избытку или недостатку кислорода, а в правую – ионы Н+ или ОН– в количестве, превышающем в 2 раза число молей Н₂О: MnO₂ + KOH + K₂SO₄.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Задание 2. C помощью электронно-ионного метода закончить уравнения следующих реакций:

1) KMnO₄ + KNO₂ + KOH →K₂MnO₄ + KNO₃ + Н₂О;

2) FeCl₂ + KMnO₄ + Н₂О → FeCl₃ + Fe(OH)₃ + KOH + MnO₂;

3) K₂Cr₂O₇ + НCl → CrCl₃ + Н₂О + Cl₂ + KCl.