Составьте уравнение полуреакции no3 nh 4 в кислой среде

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.

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

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

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

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

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

Метод электронно-ионных полуреакций

Составление уравнений ОВР данным методом рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

· рассчитать степени окисления атомов элементов и по изменению степеней окисления определить окислитель и восстановитель;

· составить ионную схему реакции, выделить окислительно-восстановительные пары;

· составить электронно-ионные уравнения полуреакций окисления и восстановления, в которых уравнять число атомов элементов и заряд обеих частей полуреакций в определённой очерёдности:

· число атомов элементов, отличающихся от кислорода и водорода,

· число атомов кислорода,

· число атомов водорода,

· заряд обеих частей полуреакций;

· суммировать уравнения полуреакций с учётом дополнительных множителей, подобранных таким образом, чтобы уравнять число принятых и отданных электронов;

· в полученном ионном уравнении при необходимости выполнить алгебраические преобразования, и на его основе составить молекулярное уравнение.

Последовательность составления уравнений рассмотрим на конкретных примерах ОВР с заданными продуктами.

Пример 1.Реакция в кислой среде между перманганатом калия и нитритом натрия. Схема реакции:

· Составляем ионную схему реакции, записав, как в ионных уравнениях, сильные растворимые электролиты в виде ионов, а остальные вещества виде молекул:

Рассчитываем степени окисления элементов, определяем окислитель и его восстановленную форму, восстановитель и его окисленную форму – окислительно-восстановитель-ные пары:

· Составляем уравнения полуреакций. Уравниваем в левой и правой частях каждой полуреакции число атомов всех элементов. Число атомов марганца и азота одинаково в обеих частях полуреакций. Уравнивание числа атомов кислорода и водорода выполняют с учётом среды, в которой происходит реакция. Если ОВР проходит в кислой среде, для уравнивания числа атомов кислорода и водорода в уравнения полуреакций можно включать только молекулы воды и ионы водорода:

Таким образом, чтобы уравнять число атомов кислорода, а затем атомов водорода в кислой среде, необходимо в ту часть уравнения полуреакции, где недостаёт n атомов кислорода, вписать n молекул воды, а в противоположную часть 2n ионов водорода.

· Уравниваем сумму зарядов ионов в левой и правой частях полуреакций, записывая в левую часть необходимое число электронов со знаками (+) или (–).

В первой полуреакции алгебраическая сумма зарядов ионов в левой части равна -1 + 8(+1) = +7, в правой равна +2, для уравнивания зарядов необходимо к левой части прибавить 5 электронов.

MnO₄ — + 8H + + 5 = Mn 2+ + 4H₂O.

В левой части второй полуреакции надо вычесть 2 элек-трона:

NO₂ — + H₂O — 2 = NO₃ — + 2H + .

· Уравниваем число отданных и принятых электронов наименьшими множителями – коэффициентами и суммируем уравнения, умножив каждое слагаемое на соответствующий коэффициент:

MnO₄ — + 8H + + 5 = Mn 2+ + 4H₂O 2

NO₂ — + H₂O — 2 = NO₃ — + 2H + 5

· Приводим подобные члены в суммарном уравнении

и по полученному краткому ионному уравнению дописы-ваем молекулярное уравнение:

· (Пояснить появление K₂SO₄ в продуктах реакции) Уравнение считается законченным, когда в продуктах реакции и исходных веществах содержится одинаковое число атомов каждого элемента.

Пример 2. Реакция между сульфатом марганца (II) и гипохлоритом калия в щелочной среде:

Уравнение составляем в той же последовательности, которая приведена для реакций в кислой среде.

· Ионная схема реакции:

Mn 2+ + SO₄ 2– + K + + ClO – + Na + + OH – ® MnO₂ + Cl – +.

В исходных реагентах дана щелочь – NaOH, поэтому уравнения полуреакций составляем с учетом щелочной среды: число атомов кислорода и водорода уравниваем гидроксид-ионами ОН — и молекулами воды:

ClO – + H₂O ® Cl – + 2OH – .

Чтобы уравнять число атомов кислорода, а затем атомов водорода в щелочной среде, необходимо в ту часть уравнения полуреакции, где недостаёт n атомов кислорода, вписать 2n гидроксид-ионов ОН-, а в противоположную часть n молекул воды.

· Уравниваем заряды левой и правой частей уравнений полуреакций:

Mn 2+ + 4OH – –2 = MnO₂ + 2H₂O,

ClO – + H₂O + 2 = Cl – + 2OH – ,

т.е. первая полуреакция — окисление восстановителя, вторая восстановление окислителя.

· Суммируем уравнения полуреакций:

Mn 2+ + 4OH – –2 = MnO₂ + 2H₂O 1

ClO – + H₂O + 2 = Cl – + 2OH – 1

Mn 2+ + ClO – + 4OH – + H₂O = MnO₂ + Cl – + 2H₂O + 2OH –

· Приводим подобные члены:

Mn 2+ + ClO – + 2OH – = MnO₂ + Cl – + H₂O.

Пример 3.Реакция между перманганатом калия и нитритом натрия в нейтральной среде:

Будем придерживаться рекомендованной ранее последо-вательности операций.

· В ионную схему можно не включать молекулы и ионы, не участвующие в полуреакциях:

· При составлении уравнений реакций, протекающих в нейтральной среде, необходимо иметь в виду, что в левой части уравнений полуреакций не должно быть ионов Н + и ОН — , а в правой части эти ионы можно использовать.

Соответствующие уравнения полуреакций:

MnO₄ — + 2H₂O + 3 ® MnO₂ + 4OH –

NO₂ — + H₂O – 2 ® NO₃ — + 2H +

Таким образом, в нейтральной среде число атомов кислорода и водорода уравнивают по-разному, в зави-симости от того, в какую часть полуреакции необходимо ввести недостающие атомы. Если в правой части уравнения полуреакции недостаёт n атомов кислорода, в неё следует добавить 2n гидроксид-ионов, а в левую часть – n молекул воды. Если в левой части уравненияполуреакции недостаёт n атомов кислорода, в неё следует добавить n молекул воды, а в правую часть – 2n ионов водорода.

· Суммируем уравнения полуреакций:

MnO₄ — + 2H₂O + 3 ® MnO₂ + 4OH – 2

NO₂ — + H₂O – 2 ® NO₃ — + 2H + 3

· После объединения ионов OH — и H + в молекулы воды приводим подобные члены и получаем ионное уравнение реакции:

Представим схематически уравнивание числа атомов кислорода и водорода в различных средах, (обозначаем — атом кислорода в составе сложной частицы):

кислая среда — + 2Н + = Н₂О,

Н₂О = + 2Н + ;

щелочная среда — + Н₂О = 2ОН — ,

2ОН — = + Н₂О;

нейтральная среда + Н₂О = 2ОН — ,

Н₂О = + 2Н + .

Очевидно, что для уравнивания числа атомов кислорода существует всего два отличающихся приёма: добавление в ту часть уравнения полуреакции, где недостаёт n атомов кислорода, 2n гидроксид-ионов (если это позволяет данная среда), или n молекул воды.

Дата добавления: 2015-08-08 ; просмотров: 5896 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

📹 Видео

Окислительно-восстановительные реакции. 1 часть. 9 класс.Скачать

Составление ур-й окислительно-восст. реакций методом ионно-электронного баланса. 3ч. 10 класс.Скачать

Составление ур-й окислительно-восст. реакций методом ионно-электронного баланса. 5ч. 10 класс.Скачать

Решение ОВР методом полуреакцийСкачать

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

РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА, ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ - Урок Химия 9 класс / Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Химия 9 класс — Как определять Степень Окисления?Скачать

Гидролиз солей. 9 класс.Скачать

Окислительно-восстановительные реакции с нуля!| Екатерина Строганова | 100балльный репетиторСкачать

ВСЯ ХИМИЯ 10 КЛАСС ОВР / Метод полуреакций / Ионно-электронный баланс WannaBeTeacher Усенов УланСкачать

4 класс: как легко составить уравнение по задаче?Скачать

СОСТАВНЫЕ УРАВНЕНИЯ / Математика 3 ,4 класс Петерсон , Моро . Как научить решать составные уравненияСкачать

Все ОВР с кислотами и простыми веществами | Кислая горелочка. Интенсив | Катя СтрогановаСкачать

ОВР - метод полуреакцийСкачать

Стрим по ОВР. Органика и Неорганика. Вся теория для ЕГЭ + метод полуреакцийСкачать

Реакция окисления-восстановления. Метод полуреакций | Задача из задачника ГлинкаСкачать

ВСЯ ХИМИЯ 9 КЛАСС Электролитическая диссоциация / Гидролиз солей WannaBeTeacher Усенов УланСкачать