Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

СКЛАДАННЯ РІВНЯНЬ РЕАКЦІЙ ОКИСЛЕННЯ-ВІДНОВЛЕННЯ

Складання рівняння реакції окислення-відновлення шляхом випадкового підбору коефіцієнтів, або як часто кажуть, методом проб і помилок, може виявитися вкрай тривалої і виснажливої завданням. Швидко призводить до правильного результату тільки попередніми підрахунок і зрівняння числа відданих і прийнятих електронів. Складаючи рівняння, слід користуватися спеціальною системою запису, а при наявності достатнього рівня вмінь можна вважати електрони в розумі.

Розглянемо систему запису, звану електронним балансом.

Приклад 15.5. Складіть рівняння реакції

Рішення. Визначимо ступеня окислення і напишемо їх над атомами:

Надалі будемо намагатися відразу виявляти атоми, які ступінь окислення нс змінюють, і її можна нс записувати. В даній реакції очевидно, що СО не змінює кисень. Для марганцю і алюмінію пишемо схеми електронного балансу:

Знайдені множники, що зрівнюють число прийнятих і відданих електронів, будуть коефіцієнтами в рівнянні реакції зліва. Справа коефіцієнт оксиду алюмінію зменшується в два рази, так як структурна одиниця містить два атоми алюмінію:

Можна перевірити правильність рівняння по атомам кисню: зліва і справа по шість атомів.

Крім окислювача і відновника, в реакціях окислення-відновлення можуть брати участь і деякі додаткові речовини, які створюють сприятливу для реакції середу, - кислота, луг, розчинник. Складання рівнянь реакцій при цьому ускладнюється.

Приклад 15.6. Складіть рівняння реакції

Рішення. Визначимо і напишемо СО над тими атомами, які змінюють їх:

Можна легко переконатися, що водень, сірка і частину атомів кисню ступеня окислення тут не міняють.

Далі пишемо схему електронного балансу:

Зверніть увагу, що в другій сходинці балансу взято два атома кисню - стільки ж, скільки їх в молекулі Н 2 0 2 . Цим спрощуються подальші дії.

Тепер пишемо реакцію з коефіцієнтами у головних речовин (окислювач, відновник, продукт відновлення, продукт окислення), а також додаємо воду, яка виходить як продукт нейтралізації, і сульфат калію. Остання речовина - продукт іонного обміну, складений з іонів, які не брали участі в реакції, але були у вихідних речовинах:

Коефіцієнт при сірчаної кислоти визначимо за кількістю іонів SO | "в солях справа. Після цього побачимо, що коефіцієнт при молекулах води визначається загальним числом атомів водню в перекису водню і сірчаної кислоти:

Приклад 15.7. Розглянемо, як скласти рівняння реакції, що йде в лужному середовищі. Перекис водню окисляє сіль хрому (Ш) з утворенням хромата (У1) натрію Na 2 Cr0 4 , якщо реакція проводиться в середовищі гідроксиду натрію:

Складаємо електронний баланс:

Пишемо реакцію з коефіцієнтами перед відновником, окислювачем і продуктами реакції, для яких коефіцієнти очевидні:

Коефіцієнт перед лугом повинен збігатися з числом атомів натрію справа, тобто 10. Коефіцієнт перед молекулами води повинен бути таким, щоб зрівнялося число атомів водню:

Перевірки підрахунок атомів кисню дасть 16 зліва і 16 праворуч. Рівняння складено правильно.

У прикладі 15.7 перекис водню відіграє роль окислювача, так як кисень в ній бере електрон. А в прикладі 15.6 кисень в перекису водню окислявся до простого речовини. Таким чином, перекис водню може бути як окислювачем, так і відновлювачем. Таку двоїстість виявляють і інші речовини, якщо якісь атоми в них можуть мати три і більше різних ступенів окислення. Тоді в проміжній ступеня окислення цей атом виступає по відношенню до одних речовин як окислювач, а по відношенню до інших - як відновник. Для перекису водню можна дати таку схему:

Явище, яке полягає в здатності речовини грати роль окислювача в одних реакціях і роль відновника в інших реакціях, називається окислювально-відновної подвійністю.

Розроблено та інші методи знаходження коефіцієнтів при складанні рівнянь реакцій окислення-відновлення. Розглянемо по одному прикладу, які ілюструють застосування методу полуреак- ций і кисневого методу.

Для складання напівреакцій можна спочатку перетворити задану реакцію в іонну форму. Тоді іони і молекули, що змінили свій склад, будуть головними учасниками реакції (окислювач, відновник, продукти окислення і відновлення). Перетворення окислювача і відновника записують в двох полуреакции, зрівнюючи всі атоми і при необхідності додаючи іони і молекули середовища. Заряди зрівнюють додаванням електронів праворуч або ліворуч - там, де їх бракує. Після складання напівреакцій виходить рівняння в іонної формі. Полуреак- ції цінні тим, що висловлюють електродні процеси, якщо реакція протікає в гальванічному елементі (див. Нижче). Запишемо вихідну реакцію і етапи складання рівняння:

У кисневому методі складання рівняння не потрібно ні вважати електрони, ні визначати ступеня окислення. Записують дві особливі напівреакцій, в яких всі атоми вихідних речовин, крім кисню, в такій же кількості входять до продуктів, а кисень зрівнюється додаванням атомів Про там, де їх не вистачає. Рівняння виходить складанням напівреакцій з урахуванням множників, прирівнюють атоми кисню. При додаванні напівреакцій ці атоми скорочуються. Розглянемо приклад без додаткових коментарів:

 
<<   ЗМІСТ   >>