Солтык И. А. Ионно-электронный метод или метод полуреакций.. Ионноэлектронный метод или метод полуреакций
 Скачать 43.82 Kb.
|
|
Ионно-электронный метод или метод полуреакций. Составления уравнений ОВР применяется для реакций с участием ионов. Он основан на составлении ионных уравнений для процесса окисления и процесса восстановления (полурекции) и последующее суммирование их в общее уравнение. При составлении ионной схемы реакции следует пользоваться правилами составления кратных ионных уравнений: 1. Формулы сильных электролитов записывать в виде ионов, а слабых электролитов, газов, осадков - в виде молекул; 2. В схему не вносить ионы, не изменяющиеся в результате реакций. При подборе стехиометрических коэффициентов уравнений ОВР этим методом необходимо учитывать кислотность среды, в которой протекает ОВР, то есть наличие ионов Н+ и молекул Н2О (среда кислая) или ионов ОН- и молекул Н2О (среда щелочная). I. Рассмотрим пример применения метода для реакции сульфата железа (II) с перманганатом калия в кислой среде: КМnO4 + FeSO4 + H2SO4 →…….. Для решения поставленной задачи необходимо выявить в ОВР окислитель и восстановитель. Исходя из степеней атомов элементов, можно заключить, что перманганат калия будет окислителем, т.к. содержит марганец в степени окисления +7, которая согласно его положению в Периодической системе будет высшей степенью окисления, а сульфат железа(II) будет восстановителем, поскольку в соединении реализована низшая степень окисления железа в соединениях +2. Для установления сопряженной пары необходимо учитывать, что перманганат-ион в кислой среде всегда образует ион Mn2+, при этом кислород связывается катионами Н+, образуя воду, ион Fe2+ как восстановитель может повысить степень окисления до +3 с образованием соли Fe2(SO4)3, что нужно учитывать при составлении полуреакции. На основании этих рассуждений можно записать схемы полуреакций c учетом материального баланса[берем их из таблицы в конце методички]: МnО4 — + 5  + 8 H+ → Mn2+ + 4 H2O полуреакция восстановления2 Fe2+ - 2 → 2 Fe3+ полуреакция окисленияДалее находятся домножители как и в случае электронного баланса. Наименьшим общим кратным является число 10 (5·2 = 10), поэтому полуреакцию восстановления умножаем на 2 (10/5 = 2), полуреакцию окисления умножаем на 5 (10/2 = 5). В результате умножения полуреакций и сложения их правых и левых частей получаем: 2 МnО4— + 16 H+ + 10 Fe2+ → 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 Fe3+ Для записи уравнения ОВР в полном виде необходимо подобрать к ионам противоионы, исходя из наличия в реакционной среде сульфат-анионов SO42—, поскольку они входят в состав серной кислоты, которая создает среду, и сульфата железа (II) 2 МnО4— + 16 H+ + 10 Fe2+ → 2 Mn2+ + 10 Fe3+ + 8 H2O 2К+ + 8 SO42— + 10 SO42— → 2 SO42— + 15 SO42— Для уравнивания противоионов в правую часть уравнения необходимо добавить еще один сульфат-ион и два иона К+. В результате данных действий получаем уравнение ОВР с найденными коэффициентами: 2 КМnO4 + 10 FeSO4 + 8 H2SO4 = 2 MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8 H2O. Для уравнивания количества атомов водорода и кислорода при протекании реакций в щелочной среде для написания полуреакций используют атомы элементов в составе гидроксид-ионов и молекул воды (ОН— и Н2О). Для создания щелочной среды, как правило, используют растворы NaOH или КОН. II .Рассмотрим пример взаимодействия растворов перманганата калия с сульфитом натрия в щелочной среде (КОН): KMnО4 + Na2SО3 + КОН → …… Исходя из высшей степени окисления марганца +7, перманганат калия проявляет свойства окислителя, при этом необходимо помнить, что в щелочной среде степень окисления марганца снижается до +6, т.к. образуется манганат-ион. Восстановителем выступает сульфит натрия, поскольку соединение содержит атом серы в составе сульфит-иона в степени окисления +4, которая имеет возможность повыситься до +6 за счет образования сульфат-иона. Гидроксид-ионы будут образовывать молекулы воды. Схемы полуреакций, исходя из этих рассуждений, выглядят так: МnО4— + → МnО42— полуреакция восстановленияSO32— + 2 OH— - 2 → SO42— + H2O полуреакция окисленияНаименьшее общее кратное будет равно 2, поэтому найденные домножители для полуреакции восстановления равен 2, для полуреакции восстановления – 1. После умножения полуреакций на домножители и сложения левых и правых частей полуреакций получаем: 2 МnО4— + SO32— + 2 OH— → 2 МnО42— + SO42— + H2O После нахождения коэффициентов уравнение ОВР выглядит следующим образом: 2 KMnО4 + Na2SО3 + 2 КОН → Na2SО4 + 2 K2MnО4 + Н2О Метод электронно-ионного баланса более удобен и универсален, чем метод электронного баланса, поскольку учитывает влияние среды и несет больший химический смысл, если ОВР проходит в растворе, так как учитывает существование реально существующих в растворе частиц - атомов, ионов и молекул. Приложение 1 Таблица окислительных процессов*
*Примечание: для составления восстановительного процесса пишем справа налево и меняем знак электрона на минус, то есть вычитаем электроны. Например для случая Fe3++ē=Fe2+, будет Fe2+-ē=Fe3+. |
Pb+3OH-