Для составления уравнении окислительно - восстановительных реакций используют методы:

1) электронного баланса,

2) метод электронно - ионного баланса (метод полуреакции).

Алгоритм составления метода электронного баланса

1) Записывают схему реакции, т. е. формулы реагентов и продуктов
реакции.

KMnO4 + HCl à KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

2) Проставляют степени окисления над знаками элементов, которые
понижают и повышают ее.

3) Выделяют элементы, изменяющие степень окисления и определяют
число электронов, приобретенных окислителем и отдаваемых
восстановителем, соблюдая закон сохранения числа атомов.

4) Уравнивают число приобретённых и отдаваемых электронов,
устанавливая тем самым коэффициенты для соединений, в которых
присутствуют элементы, изменяющие степень окисления. Чтобы поставить
коэффициенты в уравнении реакции, надо найти кратное для чисел,
показывающих повышение и понижение степеней окисления

Так как наименьшим общим кратным чисел «5» и «2» является «10», то уравнение процесса восстановления нужно умножить на «2», а уравнение процесса окисления - на «5». Два Мп+2 присоединяют 10 электронов, а 10 Сl- отдают 10 электронов, т. е. выполняется основное правило электронного баланса.

5)Подбирают коэффициенты для всехостальных участников реакции.

2KMnO4 + 16HCl à 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

В некоторых ОВР более двух элементов изменяют свои степени окисления.

P2+3S3-2 + HN+5O3 à H3P+5O4 + S+4O2 + N+4O2 + H2O

Два элемента - фосфор и сера - в ходе этой реакции окисляются, один элемент - азот - восстанавливается.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Общее число электронов, которые участвуют в процессах окисления, равно 22; в процессе восстановления участвует 1 электрон. Поэтому общий множитель для двух уравнений процессов окисления равен 1, а множитель для уравнения процесса восстановления равен 22. Запишем эти множители в качестве коэффициентов перед формулами соответствующих веществ:

В заключение, уравниваем числа атомов водорода и кислорода:

Метод электронного баланса используют для подбора коэффициентов в уравнениях реакций, протекающих не в водном растворе, или в тех случаях, когда реагенты и продукты являются неэлектролитами.

Для составления уравнения реакций, протекающих в водных растворах с участием ионов, используют электронно - ионный баланс (метод полуреакции).

Алгоритм составления метода электронно - ионного баланса

(метод полуреакции).

1) Записывают молекулярное уравнение реакции, учитывая влияние среды:

Перманганат-ион

реакция среды окислительная форма восстановительная форма

H+ Mn2+ бесцветный раствор

MnO4 - H2O MnO2 0 бурый осадок

OH- MnO4 2- раствор зелёного цвета

Помните,

1) Мп0, Мп 2+ проявляют свойства восстановителей (Мп0 - всегда, Мп2+ -

почти всегда);

2) Мп+7 - всегда окислитель;

3) продукты превращения марганца зависит от кислотности среды реакции.

2) Записывают ионную схему реакции (формулы сильных электролитов
записывают в виде ионов, а слабых электролитов, газов, осадков - в виде
молекул; не вносить в схему ионы, не изменяющиеся в результате реакции):

3) Составляют электронно - ионное уравнения полуреакции
восстановления и окисления, соблюдая для каждой из них законы
сохранения числа атомов и заряда

4) Для составления электронно - ионного уравнения полуреакции восстановления и окисления в балансе необходимо использовать молекулы воды и катионы водорода:

среда

Н+ (кислотная)

ОН - (щелочная)

Н20

(нейтральная)

Избыток кислорода

Н+

Н2O

См., что в

избытке

Недостаток кислорода

Н2O

ОН-

5) Для того, чтобы написать уравнение ОВР в полном виде, нужно подобрать к ионам соответствующие противоионы, исходя из наличия в реакционной среде анионов SO42- (кислота, с помощью которой достигается кислая среда реакции, это серная, так как это достаточно сильная кислота, не проявляющая окислительно - восстановительных свойств). 1

10SO42- +2K+ + 8SO42- à 15SO42- + 2SO42-

Чтобы уравновесить количество противоионов, добавим в правую часть 2 иона К+ и один ион SO42-

6) Суммируем эти уравнения и получаем полное уравнение ОВР между сульфатом железа (II) и перманганатом калия в кислой среде.

10FeSO4 +2KMnO4 + 8H2SO4 à 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Задания с решениями.

Окислительно- восстановительные реакции с участием органических веществ.

Рассмотрим окисление пропена в нейтральной среде перманганатом калия. При мягких условиях, т. е. в нейтральной среде, степень окисления марганца, как окислителя, уменьшается до +4 (MnO4), при этом в молекуле пропена разрывается только одна

π- связь, по месту разрыва которой присоединяется к первому и второму атому углерода две гидроксигруппы.

CH3- CH= CH2 + KMnO4 + H2O à CH3 – CH – CH2 + MnO2 + KOH

│ │

OH OH

Запишем уравнение реакции в молекулярной форме, расставим степень окисления у окислителя и восстановителя (можно у каждого элемента) и подберём коэффициенты методом электронного баланса.

C3-2 H6+ KMn+7O4 + H2O à C3-4\3 H8O2 + Mn+4O2 + KOH

Составим электронный баланс:

восстановитель 3C-2 -2e à 3C - 4\3 3

окислитель Mn+7 +3e à Mn +4 2

________________________________________________

9С-2 – 6e +2Mn+7 + 6e à 9C - 4\3 + 2Mn+4

Запишем уравнение реакции с учётом коэффициентов:

3C3 H6 + 2KMnO4 +4H2O à 3C3 H8 O2 + 2MnO2 + 2KOH

Запишем уравнение реакции в ионной форме и подберём коэффициенты методом электронного- ионного баланса:

C3 H6 0 + K+ + MnO4 -+ H2O 0à C3 H8 O20 + MnO20 + K+ + OH-

восстановитель C3 H6 0 - 2ОH - -2e à C3 H8 O20 2 3

окислитель MnO4 -+ 2H2O 0 + 3e à MnO20 + 4OH- 3 2

____________________________________________________________________

3C3 H6 0 + 6ОH - + 2MnO4 - + 4H2O 0 à 3C3 H8 O20 + 2MnO20 + 8OH - (2OH-)

Сократим гидроксид - ионы в левой и правой части уравнения реакции и добавим противоположные ионы: к перманганат - иону и гидроксидионам - катионы калия

2 K+ à 2 K+

Запишем уравнение реакции с учётом коэффициентов:

3C3 H6 + 2KMnO4 +4H2O à 3C3 H8 O2 + 2MnO2 + 2KOH

В более жёстких условиях, т. е. окисление алкенов перманганатом калия в кислой среде, протекает более энергично, расщепляя не только π-, но и σ- связи, образуя карбоновые кислоты. Рассмотрим окисление бутена -1 перманганатом калия в кислой среде. Бутен-1 окисляется до пропионовой и муравьиной кислоты, которая слабая, разлагающаяся до углекислого газа и воды. Степень окисления марганца, как окислителя, понижается до +2, образуя соль сульфат марганца (учитываем то, что металлы всегда со средой, т. е. получаем две соли – сульфат марганца, сульфат калия) и воду.

CH2 = CH–CH2–CH3 +KMnO4 +H2SO4 à CO2 + CH3–CH2 –COOH + MnSO4+ K2SO4 + H2O

-----

Запишем уравнение реакции в молекулярной форме, расставим степень окисления у окислителя и восстановителя (можно у каждого элемента) и подберём коэффициенты методом электронного баланса:

С4-2 H8 + KMn+7 O4 + H2SO4 à C+4 O2 + C3- 2\3 H6 O2 + Mn+2 SO4+ K2SO4 + H2O

Составим электронный баланс:

восстановитель 4С-2 -10e à 3C -2\3 + C+4 10 5

окислитель Mn +7 + 5e à Mn+2 5 10

_____________________________________________________________________

20C-2 + 10Mn+7 à 15 C -2\3 + 5C+4 + 10 Mn+2

Запишем уравнение реакции с учётом коэффициентов:

5С4 H8+ 10KMnO4 + 15H2SO4 à 5CO2 + 5C3H6O2 + 10MnSO4+ 5 K2SO4 + 20H2O

Запишем уравнение реакции в ионной форме и подберём коэффициенты методом электронного- ионного баланса:

С4 H80 + K+ + MnO4- + 2H+ +SO42- à CO20 + C3H6O20 + Mn2+ + SO42- + 2K++SO42- + H2O0

Восстановитель С4 H80 + 4H2O0 -10e à CO20 + C3H6O20 + 10H+ 10 5

Окислитель MnO4- + 8H+ +5e à Mn2+ + 4H2O0 5 10

5С4 H80 + 20H2O0 +10MnO4- + 80H+ à 5CO20 + 5C3H6O20 + 50H+ + 10Mn2+ + 40H2O0

Сократим катионы водорода и молекулы воды в левой и правой части уравнения реакции и добавим противоположные ионы: к перманганат - иону - катионы калия, к катионам водорода - сульфат-ионы, к катионам марганца – сульфат ионы.

5С4 H80 + +10MnO4- + 30H+ à 5CO20 + 5C3H6O20 + 10Mn2+ + 20H2O0

10K+ + 15 SO42- à 10SO42- + 10K+ + 5 SO42-

Запишем уравнение реакции с учётом коэффициентов:

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4