Складання рівнянь окисно-відновних реакцій методом електронного балансу (теорія)

У великій кількості схем хімічних перетворювань неважко підібрати коефіцієнти і перетворити їх на рівняння реакцій. Але під час підбору коефіцієнтів у рівняннях окисно-відновних реакцій часто виникають складності: кількість атомів якогось елемента в лівій і правій частинах рівняння ніяк не вдається зрівняти без того, щоб не порушити “рівноваги” між атомами інших елементів. Наприклад, для реакції, що описується схемою KCl + K2Cr2O7 + H2SO4 → Cl2 +Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O дуже складно підібрати коефіцієнти.

Для полегшення добору коефіцієнтів у рівняннях окисно-відновних реакцій можна використати метод електронного балансу.

 

Мета заняття:

  • усвідомити суть методу електронного балансу;
  • навчитися застосовувати метод електронного балансу для підбору коефіцієнтів у рівняннях окисно-відновних реакцій.

 

Електронний баланс – метод знаходження коефіцієнтів у рівняннях окисно-відновних реакцій, в якому розглядається обмін електронами між атомами елементів, які змінюють свій ступінь окиснення.

Основою цього методу є наступне правило:

загальне число електронів, які віддали атоми-відновники, дорівнює загальному числу електронів, які приєднали атоми-окисники.

Розглянемо, як підібрати коефіцієнти, методом електронного балансу для рівняння реакції взаємодії калій хлориду з калій біхроматом у присутності сульфатної кислоти.

Алгоритм добору коефіцієнтів методом електронного балансу.

  1. Записуємо схему реакції:

KCl + K2Cr2O7 + H2SO4 → Cl2 +Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.

  1. Визначаємо ступені окиснення елементів у реагентах і продуктах реакції:

K+1Cl−1 + K2+1Cr2+6O72 + H2+1S+6O42 → Cl20 +Cr2+3(S+6O42)3 + K2+1S+6O42 + H2+1O2.

  1. Знаходимо елементи, які змінили свій ступінь окиснення.

У нашому випадку це Хлор і Хром.

  1. Визначаємо число електронів, які приєднав окисник і віддав відновник. Записуємо рівняння напівреакцій процесів окиснення та відновлення, враховуючи мінімальну кількість атомів, які беруть участь у цих процесах.

Молекула хлору складається з двох атомів, а формульні одиниці K2Cr2O7 і Cr2(SO4)3 містять по два атоми Хрому, тому складаємо рівняння напівреакцій для двох атомів Хлору і Хрому. В такому випадку кількість електронів, які віддає або приєднує один атом помножуємо на 2:

2Cl − 2ē = Cl20

2Cr+6 + 6ē = 2Cr+3

  1. Складаємо електронний баланс.

Щоб зрівняти кількість відданих і прийнятих електронів, рівняння першої напівреакції треба помножити на 6, а другої – на 2. Для цього досить перемістити числа відданих і прийнятих електронів проти верхнього і нижнього рядка так, як показано на схемі.

Електронний баланс

.

Щоб отримати мінімальні коефіцієнти числа 6 і 2, треба скоротити на 2, отримуємо коефіцієнти 3 і 1, які урівняють кількість відданих і прийнятих електронів.

  1. Ці коефіцієнти ставимо перед речовинами, що містять елемент-окисник і елемент-відновник.

Зверніть увагу: оскільки ми визначали баланс для 2 атомів Хлору, то перед калій хлоридом ставимо загальний коефіцієнт 6.

6K+1Cl−1+ K2+1Cr2+6O72 + H2+1S+6O42 → 3Cl20 +Cr2+3(S+6O42)3 + K2+1S+6O42 + H2+1O2.

  1. Добираємо коефіцієнти для всіх інших учасників реакції методом підбору.

6K+1Cl−1+K2+1Cr2+6O72+ 7H2+1S+6O42 = 3Cl20+Cr2+3(S+6O42)3+ 4K2+1S+6O42 + 7H2+O2.

  1. Перевіряємо правильність добору коефіцієнтів за елементом, який не зрівнювали. Найчастіше за Оксигеном: 7 + 7∙4 = 4∙3 + 4∙4 + 7

35 = 35.

9. Визначаємо окисник і відновник, процеси окиснення і відновлення:

електронний баланс 1

.

Відповідь: 6KCl + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Cl2 +Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 7H2O.

ВИСНОВКИ

Для добору коефіцієнтів перед окисником і відновником можна застосувати метод електронного балансу.

При використанні цього методу слід врахувати, що число електронів, які віддав відновник, має дорівнювати числу електронів, які прийняв окисник.

Питання для самоперевірки.

  1. Сформулюйте правило, на якому ґрунтується метод електронного балансу.
  2. Опишіть алгоритм добору коефіцієнтів методом електронного балансу у рівнянні окисно-відновної реакції.

 

Повернутися до сторінки “Складання рівнянь окисно-відновних реакцій методом електронного балансу