Электронный баланс уравнений с кислородом

Кислород

Положение в периодической системе химических элементов

Кислород расположен в главной подгруппе VI группы (или в 16 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение кислорода

Электронная конфигурация кислорода в основном состоянии :

+8O 1s 2 2s 2 2p 4 1s 2s 2p

Атом кислорода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 2 неподеленные электронные пары в основном энергетическом состоянии.

Физические свойства и нахождение в природе

Кислород О₂ — газ без цвета, вкуса и запаха, немного тяжелее воздуха. Плохо растворим в воде. Жидкий кислород – голубоватая жидкость, кипящая при -183 о С.

Озон О₃ — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода.

Кислород — это самый распространённый в земной коре элемент. Кислород входит в состав многих минералов — силикатов, карбонатов и др. Массовая доля элемента кислорода в земной коре — около 47 %. Массовая доля элемента кислорода в морской и пресной воде составляет 85,82 %.

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе.

Способы получения кислорода

В промышленности кислород получают перегонкой жидкого воздуха.

Лабораторные способы получения кислорода:

• Разложение некоторых кислородосодержащих веществ:

Разложение перманганата калия:

Разложение бертолетовой соли в присутствии катализатора MnO₂ :

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Разложение пероксида водорода:

2HgO → 2Hg + O₂

Соединения кислорода

Основные степени окисления кислород +2, +1, 0, -1 и -2.

Химические свойства

При нормальных условиях чистый кислород — очень активное вещество, сильный окислитель. В составе воздуха окислительные свойства кислорода не столь явно выражены.

1. Кислород проявляет свойства окислителя (с большинством химических элементов) и свойства восстановителя (только с более электроотрицательным фтором). В качестве окислителя кислород реагирует и с металлами , и с неметаллами . Большинство реакций сгорания простых веществ в кислороде протекает очень бурно, иногда со взрывом.

1.1. Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:

С хлором и бромом кислород практически не реагирует, взаимодействует только в специфических очень жестких условиях.

1.2. Кислород реагирует с серой и кремнием с образованием оксидов:

1.3. Фосфор горит в кислороде с образованием оксидов:

При недостатке кислорода возможно образование оксида фосфора (III):

Но чаще фосфор сгорает до оксида фосфора (V):

1.4. С азотом кислород реагирует при действии электрического разряда, либо при очень высокой температуре (2000 о С), образуя оксид азота (II):

N₂ + O₂→ 2NO

1.5. В реакциях с щелочноземельными металлами, литием и алюминием кислород также проявляет свойства окислителя. При этом образуются оксиды:

2Ca + O₂ → 2CaO

Однако при горении натрия в кислороде преимущественно образуется пероксид натрия:

2Na + O₂→ Na₂O₂

А вот калий, рубидий и цезий при сгорании образуют смесь продуктов, преимущественно надпероксид:

K + O₂→ KO₂

Переходные металлы окисляются кислород обычно до устойчивых степеней окисления.

Цинк окисляется до оксида цинка (II):

2Zn + O₂→ 2ZnO

Железо , в зависимости от количества кислорода, образуется либо оксид железа (II), либо оксид железа (III), либо железную окалину:

2Fe + O₂→ 2FeO

4Fe + 3O₂→ 2Fe₂O₃

3Fe + 2O₂→ Fe₃O₄

1.6. При нагревании с избытком кислорода графит горит , образуя оксид углерода (IV):

при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:

2C + O₂ → 2CO

Алмаз горит при высоких температурах:

Горение алмаза в жидком кислороде:

Графит также горит:

Графит также горит, например, в жидком кислороде:

Графитовые стержни под напряжением:

2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Кислород окисляет бинарные соединения металлов и неметаллов: сульфиды, фосфиды, карбиды, гидриды . При этом образуются оксиды:

4FeS + 7O₂→ 2Fe₂O₃ + 4SO₂

Ca₃P₂ + 4O₂→ 3CaO + P₂O₅

2.2. Кислород окисляет бинарные соединения неметаллов:

• летучие водородные соединения ( сероводород, аммиак, метан, силан гидриды . При этом также образуются оксиды:

2H₂S + 3O₂→ 2H₂O + 2SO₂

Аммиак горит с образованием простого вещества, азота:

4NH₃ + 3O₂→ 2N₂ + 6H₂O

Аммиак окисляется на катализаторе (например, губчатое железо) до оксида азота (II):

4NH₃ + 5O₂→ 4NO + 6H₂O

• прочие бинарные соединения неметаллов — как правило, соединения серы, углерода, фосфора ( сероуглерод, сульфид фосфора и др.):

CS₂ + 3O₂→ CO₂ + 2SO₂

• некоторые оксиды элементов в промежуточных степенях окисления ( оксид углерода (II), оксид железа (II) и др.):

2CO + O₂→ 2CO₂

2.3. Кислород окисляет гидроксиды и соли металлов в промежуточных степенях окисления в водных растворах.

Например , кислород окисляет гидроксид железа (II):

Кислород окисляет азотистую кислоту :

2.4. Кислород окисляет большинство органических веществ. При этом возможно жесткое окисление (горение) до углекислого газа, угарного газа или углерода:

CH₄ + 2O₂→ CO₂ + 2H₂O

2CH₄ + 3O₂→ 2CO + 4H₂O

CH₄ + O₂→ C + 2H₂O

Также возможно каталитическое окисление многих органических веществ (алкенов, спиртов, альдегидов и др.)

Видео:ЭТОТ метод поможет на уроках ХИМИИ / Химия 9 классСкачать

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом протонно-кислородного баланса

СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНО-

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ МЕТОДОМ

Видео:ОВР и Метод Электронного Баланса — Быстрая Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Кабардино-Балкарский государственный университет, г. Нальчик

Метод электронного баланса легко реализуется при составлении уравнений реакций, когда степени окисления атомных частиц в сложных веществах легко определяются. Но во многих случаях трудности возникают при определении степеней окисления атомных частиц, как в исходных веществах, так и в продуктах реакции. Есть множество реакций, к которым метод электронного баланса не применим.

Метод подбора через подсчет количества атомов в правой и левой частях не всегда дает правильно определенные коэффициенты. Так, в уравнениях реакции

4(C2H5)3N + 36HNO3 = 24CO2 + 48H2O + 6NO2 + 17N2

2(C2H5)3N + 78HNO3 = 12CO2 + 54H2O + 78NO2 + N2

(C2H5)3N + 11HNO3 = 6CO2 + 13H2O + 4NO2 + 4N2

верным является только один из вариантов.

Нами был разработан и реализован метод «протонно-кислородного баланса» (МПКБ), который значительно упрощает процедуру составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. Метод не требует определения степеней окисления атомных частиц (допускается молекулярная или ионная запись, когда степени окисления атомных частиц трудно определить), исключает «многоэтажную» запись электронного баланса и

и легко воспринимается.

В соответствии с алгоритмом предложенного метода:

1. В уравнениях полуреакций окисления и восстановления исходные вещества и продукты реакции записывают в молекулярной или ионной формах (если степени окисления атомных частиц в них сложно определить).

2. Устанавливают материальный баланс в каждом уравнении полуреакций окисления и восстановления. При этом недостаток кислорода и водорода в правой или левой частях электронных уравнений восполняют за счет атомных частиц кислорода (O-2) и водорода (Н+) соответственно.

3. Балансируют заряды в каждом уравнении полуреакции окисления и восстановления за счет электронов.

4. Составляют электронный баланс, выравнивая число оторванных у восстановителя и присоединенных окислителем электронов.

5. Найденные коэффициенты ставят перед соответствующими молекулярными (ионными, атомными) частицами и подбирают коэффициенты перед остальными участниками реакции.

В рамках предлагаемого алгоритма проанализируем различные типы окислительно-восстановительных реакций.

KMnO4 + С6Н5СНСН2 + H2SO4 → С6Н5СООН + MnSO4 + CO2 + K2SO4 + H2O

В соответствии с алгоритмом запишем для данной реакции следующую схему трансформации:

С6Н5СНСН2о → С6Н5СООНо + CO2о

Составим ионно-электронное уравнение. Для этого недостаток кислородных частиц в левой части и водородных частиц в правой части восполним за счет атомных частиц кислорода (O-2) и водорода (Н+) соответственно:

С6Н5СНСН2о + 4O-2 → С6Н5СООНо + 2Н+ + CO2о

Далее балансируя заряды за счет электронов получим полуреакцию окисления:

С6Н5СНСН2о + 4O-2 — 10ē = С6Н5СООНо + 2Н+ + CO2о

Запишем теперь следующую схему восстановления

и составим ионно-электронное уравнение. Для этого недостаток кислородных частиц в правой части восполним за счет атомных частиц кислорода (O-2):

Далее составим баланс зарядов за счет электронов:

MnO4- + 5ē = Mn2+ + 4O-2

Теперь составим электронный баланс:

С6Н5СНСН2о + 4O-2 — 10ē = С6Н5СООН0 + 2Н+ + CO2о 1

MnO4- + 5ē = Mn2+ + 4O-2 2

Наконец запишем уравнение реакции:

2KMnO4 +С6Н5СНСН2 +3H2SO4 = С6Н5СООН + 2MnSO4 + CO2 + K2SO4 +4H2O

Окисление ацетилена до щавелевой кислоты с образованием оксалата:

KMnO4 + С2Н2 + H2O → КООС-СООК + MnO2 + КОН

Для данной реакции запишем следующие схемы трансформации:

Недостаток кислорода в левой и правой частях (1) и (2) восполним за счет атомных частиц кислорода (O-2):

С2Н2о + 4O-2 = С2О42- + 2Н+

MnO4- = MnO2о + 2O-2

Составим баланс зарядов за счет электронов и запишем электронный баланс:

С2Н2о + 4O-2 — 8ē = С2О42- + 2Н+ 3 (окисление)

MnO4- + 3ē = MnO2о + 2O-2 8 (восстановление)

Видно, что первая полуреакция отражает процесс окисления ацетилена, а вторая – процесс восстановления перманганат-ионов.

Составим теперь уравнение реакции:

8KMnO4 + 3С2Н2 + 4H2O = 3С2К2О4 + 8MnO2 +8КОН

Аналогично рассмотрены другие реакции с участием органических соединений:

1. Окисление этилена до этандиола –1,2 в нейтральной среде:

3С2Н4 + 2KMnO4 + 4H2O = 3С2Н4 (ОН)2 + 2MnO2 + 2КОН

С2Н4о + 2O-2 + 2Н+ — 2ē → С2Н4(ОН)2о 3 (окисление)

MnO4- + 3ē → MnO2о + 2O-2 2 (восстановление)

2. Окисление этанола до этановой кислоты:

4KMnO4 + 5С2Н5ОН + 6H2SO4 = 5С2Н4О2 + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O

С2Н5ОНо + O-2 — 4ē → С2Н4О2о +2Н+ 5 (окисление)

MnO4- + 5ē → Mn2++ 4O-2 4 (восстановление)

3. Окисление толуола до бензойной кислоты:

6KMnO4 +5С6Н5СН3+ 9H2SO4 = 6С6Н5СООН+ 6MnSO4 + 3K2SO4 +11H2O

С6Н5СН3о + 2O-2 — 6ē → С6Н5СООНо + 2Н+ 5 (окисление)

MnO4- + 5ē → Mn2++ 4O-2 6 (восстановление)

4. Окисление глюкозы до глюконовой кислоты:

С6Н12О6 + 2CuSO4 + 4NaOH = С6Н12О7 + Cu2O+ 2Na2SO4 +2H2O

С6Н12О6о + O-2 — 2ē → С6Н12О7о 1 (окисление)

Cu+2 + 1ē → Cu(восстановление)

5. Восстановление нитробензола до анилина:

С6Н5NО2 + 3Fe + 6HCl(к) = С6Н5NH2 + 3FeCl2 + 2H2O

С6Н5NО2о + 2Н+ + 6ē → С6Н5NH2о + 2O-2 1 (восстановление)

Fe0 — 2ē → Fe(окисление)

6. Окисление триэтиламина:

2(C2H5)3N + 78HNO3 = 12CO2 + 54H2O + 78NO2 + N2

2(C2H5)3N0 + 24O-2 — 78ē = 12CO20 + N20 + 30Н+ 1 окисление

NO3- + 1ē = NO2 + O-2 78 восстановление

Применение метода протонно-кислородного баланса

1. 4CuSCN + 7KIO3 + 14HCI = 4CuSO4 + 7KCI + 4HCN + 7ICI + 5H2O

CuSCN0 + Н+ + 4O-2 — 7ē = Cu2+ + SO42- + НCN0 4

IO3- + CI — + 4ē = ICI + 3O-2 7

2. P2I4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4

Запишем первую схему трансформации для данной реакции:

Составим материальный баланс, для этого к левой части прибавим P4, а недостаток водорода в левой части восполним за счет ионов водорода:

2P2I4o + P4o + 32H+ → 8PH4Io

Составим баланс зарядов за счет электронов:

2P2I4 o + P4 o + 32H+ + 32ē = 8PH4I o (полуреакция восстановления)

Запишем теперь схему следующей трансформации:

Составим материальный баланс за счет частиц (H+ ) и (O-2 ):

P4o + 12H+ + 16O-2 → 4H3PO4 o

Составим баланс зарядов за счет электронов:

P4o + 12H+ + 16O-2 — 20ē = 4H3PO4 o (полуреакция окисления)

Составим теперь электронный баланс:

P4o + 12H+ + 16O-2 — 20ē = 4H3PO4 o 8 (окисление)

2P2I4 o + P4 o + 32H+ + 32ē = 8PH4I o 5 (восстановление)

Получим уравнение реакции:

10P2I4 + 5P4 + 8P4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

3. Cu2S + 10HNO3 + 2HNO3 = 10NO2 + CuSO4 + Cu(NO3)2 + 6H2O

восс-ль окис-ль солеобр.

2Cu2S0 + 4O2- — 10ē = 2Cu+2 + SO42- 1

NO31- + 1ē = NO20 + O2- 10

4. 3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O = 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO

восс-ль окис-ль средообр.

As2S30 + 20O2- -28ē = 2AsO4 3- + 3SO42- 3

NO31- + 3ē = NO0 + 2O2- 28

5. 3P4S3 + 38HNO3 + 8H2O = 12H3PO4 + 9H2SO4 + 38NO

восс-ль окис-ль средообр

P4S30 + 28O2- — 38ē = 4PO43- + 3SO42- 3

NO31- + 3ē = NO0 + 2O2- 38

6. 2P4 + 8HClO4(К) + 4H2O = (HPO3)4 + 4H3PO4 + 4Cl2 + 4O2

2P40 + 16H1+ + 28O2- — 40ē = (HPO3)40 + 4H3PO40 1

2ClO41- + 10ē = Cl20 + O20 + 6O-2 4

Видео:Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnlineСкачать

Применение метода протонно-кислородного баланса к реакциям с

участием нестехиометрических и комплексных соединений

Метод протонно-кислородного баланса применим к реакциям с участием нестехиометрических соединений, к которым метод электронного баланса не может быть применен, поскольку не могут быть определены степени окисления атомных частиц, следовательно, не может быть составлен баланс зарядов:

1. 2Na2S5 + 3О2 = 2Na2SO3(S) + 6S

Na2S50 + 3О-2 — 6ē = Na2SO3(S)0 + 3S 2

2. MoC4 + 11O3 = MoO3 + 4CO2 + 11О2

MoC40 + 11О-2 — 22ē = MoO30 + 4CO20 1

O30 + 2ē = О20 + О-2 11

3. Сr7C3 + 27O3 = 7CrO3 + 3CO2 + 27О2

Сr7C30 + 27О-2 -54ē = 7CrO3 + 3CO2 1

O30 + 2ē = О20 + О-2 27

4. 2Mo3N + 11О2 = 6MoO3 + 2NO2

Mo3N0 + 11О-2 — 22ē = 3MoO30 + NO20 2

О20 + 4ē = 2О-2 11

5. FeS8 + 51Cl2 + 64H2O = Fe2(SO4)3 + 13H2SO4 + 102HCl

FeS80 + 32О-2 -51ē = Fe3+ + 8SO42- 2

Cl20 + 2ē = 2Cl — 51

6. W3C + 11O3 = 3WO3 + CO2 + 11О2

W3C0 + 11О-2 -22ē = 3WO30 + CO20 1

O30 + 2ē = О20 + О-2 11

7. 2Al3Ag5 + 6NaOH + 18H2O = 6Na[Al(OH)4] + 9H2

Al3Ag50 + 12О-2 +12H+ -9ē = 3 [Al(OH)4]- + 5Ag0 2

2H2O0 + 2ē = H20 + 2О-2 +2H+ 9

8. Fe4C + 16HNO3 + 12HNO3 = 4Fe(NO3)3 + CO2 + 16NO2 + 14H2O

Fe4C0 + 2О-2 -16ē = 4Fe3+ + CO20 1

NO31- + 1ē = NO20 + О-2 16

9. 2FeS8 + 51Cl2 + 64H2O = Fe2(SO4)3 + 13H2SO4 + 102HCl

FeS80 + 32O2- -51ē = Fe3+ + 8SO42- 2

Cl20 + 2ē = 2Cl1- 51

10. 10[Cr(N2H4CO)6]4[Cr(CN)6]3(р) + 1176KMnO4(р) + 1399H2SO4(р) = 660KNО3 +1176MnSO4 + 35K2Cr2O7 +223K2SO4 + 420CO2 + 1879H2O:

2[Cr(N2H4CO)6]4[Cr(CN)6]30 + 565O2- -1176ē = 132NО31- + 7Cr2O72- + 84CO20 +192Н1+ 5

MnO41- +5ē = Mn2+ + 4O2- 1176

11. 5[Co(NH3)4][Co(CO)4] (р) + 44KMnO4(р) + 66H2SO4(р) = 10CoSO4 + 20KNО3 + 44MnSO4 + 12K2SO4 + 20CO2 + 96H2O:

[Co(NH3)4][Co(CO)4]0 +16O2- — 44ē = 2Co2 + + 4NО31- + 4CO20 + 12Н1+ 5

MnO41- +5ē = Mn2+ + 4O2- 44

Метод протонно-кислородного баланса исключает

Для уравнения реакции

4FeS2 + 11О2 = 2Fe2О3 + 8SО2

метод электронного баланса допускает следующую запись:

Fe+2 -1ē = Fe

О20 +4ē = 2О-2 4 11

Метод протонно-кислородного баланса позволяет записать электронный баланс в виде:

2FeS2 + 11O-2 -22ē = Fe2О30 + 4SО20 2

О20 + 4ē = 2О-2 11

Реакция окисления железа с образованием железной окалины:

3Fe + 2О2 = Fe3О4 (FeО. Fe2О3-смешанно-валентный оксид)

3Fe0 — 8ē = Fe+2 + 2Fe+3 1

Раскаленное железо реагирует с водой с образованием двойного оксида:

3Fe + 4H2O = Fe3О4 + 4H2

3Fe0 -8ē = Fe+2 + 2Fe+3 1

Разложение сульфата и нитрата железа (П):

4FeSO4 ® 2Fe2О3 + 4SО2+ О2

Fe+2 + S+6 +1ē = Fe+3 + S+4 4

4Fe(NO3)2® 2Fe2О3 + 8NО2+ О2

Fe+2 + 2N+5 +1ē ® Fe+3 + 2N+4 4

Видео:8 класс. ОВР. Окислительно-восстановительные реакции.Скачать

Литература

1.Кочкаров окислительно-восстановительных реакций: Метод протонно-кислородного баланса и классификация ОВР// Науч-метод. Журн. «Химия в Школе», 2007, №9. С.44-47

Видео:Учимся составлять электронный баланс/овр/8классСкачать

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.

Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

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.

Видео:Расстановка Коэффициентов в Химических Реакциях // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

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

🔍 Видео

Составление ур-й окислительно-восст. реакций методом ионно-электронного баланса. 1ч. 10 класс.Скачать

Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

89. Как расставить коэффициенты реакции методом электронного баланса (закрепление)Скачать

ВСЯ ХИМИЯ 10 КЛАСС ОВР в нейтральной среде / Метод полуреакций WannaBeTeacher Усенов УланСкачать

Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

Реакции металлов с кислородом и водой. 8 класс.Скачать

Окислительно-восстановительные реакции в кислой среде. Упрощенный подход.Скачать

Химия 9 класс — Как определять Степень Окисления?Скачать

8 класс. Составление уравнений химических реакций.Скачать

Уравнивание реакций горения углеводородовСкачать

Окислительно-восстановительные реакции. Видеоурок по химии 9 классСкачать

Расстановка коэффициентов в химических реакциях: как просто это сделатьСкачать

Как расставлять коэффициенты в химических реакциях | ОВР | Метод электронного баланса, Химия ЕГЭ, ЦТСкачать