Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций презентация

реакций методом электронно-ионного баланса
Составление уравнений реакций, протекающих в кислой среде
Составление уравнений реакций, протекающих в щелочной среде
Составление уравнений реакций, протекающих в нейтральной среде
Составление уравнений реакций с незаданной средой

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

По изменению с. о. атомов элементов окислитель

восстановитель


вос-ль ок-ль
Электронная схема 3 - окисление

1 - восстановление
Коэффициенты в уравнении
3 MnO2 + KClO3 + KOH → 3 K2MnO4 + KCl + H2O
Молекулярное уравнение
3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl + 3H2O

Нахождение коэффициентов в уравнении реакции методом электронного баланса

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

По изменению с. о. атомов элементов окислитель

восстановитель

ок-ль вос-ль
Электронная схема
10 - окисление
1 - восстановление

Молекулярное уравнение
2Ca3(PO4)2 + 10 C + 3SiO2 = 3CaSiO4 + P4 + 10 CO

Нахождение коэффициентов в уравнении реакции методом электронного баланса

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

ок-ль вос-ль среда кислая
Ионная схема реакции
K+ + MnO4− + Na+ + NO2− + 2H+ + SO42− → Mn2+ + NO3− + …
Окислительно-восстановительные пары
MnO4− → Mn2+
NO2− → NO3−
Установление материального баланса в уравнениях полуреакций
MnO4− + 8H+ → Mn2+ + 4H2O [O2−] + 2H+ = H2O
NO2− + H2O → NO3− + 2H+ H2O = [O2−] + 2H+

Составление уравнения реакции методом электронно-ионного баланса

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

8H+ + 5 = Mn2+ + 4H2O электронно-ионное уравнение
баланс зарядов: ‑1 + 8 + 5 ( ‑1) = +2 полуреакции восстановления
NO2− + H2O – 2 = NO3− + 2H+ электронно-ионное уравнение
баланс зарядов: ‑1 – 2 ( ‑1) = ‑1 + 2 полуреакции окисления
Электронно-ионная схема реакции
MnO4− + 8H+ + 5 = Mn2+ + 4H2O 2
NO2− + H2O – 2 = NO3− + 2H+ 5
2MnO4− + 5NO2− + 16H+ + 5H2O= 2Mn2+ + 5NO3− + 10H+ + 8H2O
Ионное и молекулярное уравнения реакции
2MnO4− + 5NO2− + 6H+ = 2Mn2+ + 5NO3− + 3H2O
2KMnO4 + 5NaNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5NaNO3 + K2SO4 + 3H2O

Составление уравнения реакции

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

полуреакций с заданной кислой средой помимо окисленных и восстановленных форм включают
ионы H+ и молекулы H2O
[O2-] + 2H+ = H2O
H2O = [O2-] + 2H+

Примеры электронно-ионных уравнений полуреакций
Cr2O72‑ → Cr3+
Cr2O72‑ + 14H+ + 6  = 2Cr3+ + 7H2O ‑ полуреакция восстановления
PbS → PbSO4
PbS + 4H2O – 8  = PbSO4 + 8H+ ‑ полуреакция окисления
Малорастворимые PbS и PbSO4 записаны в молекулярной форме

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

сложных частиц, содержащих атомы элемента в разных степенях окисления, определяют по балансу зарядов
Пример 1. Co3O4 + H+ → Co2+
Co3O4 + 8H+ + х = 3Co2+ + 4H2O
баланс зарядов: 8 + х( ‑1) = 6 х = 2
Co3O4 + 8H+ + 2 = 3Co2+ + 4H2O полуреакция восстановления
Пример 2. Fe3O4 + H+ → Fe3+
Fe3O4 + 8H+ + х = 3Fe3+ + 4H2O
баланс зарядов: 8 + х( ‑1) = 9 х = ‑1
Fe3O4 + 8H+ ‑ = 3Fe3+ + 4H2O полуреакция окисления

Составление уравнений полуреакций по балансу зарядов

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

электронно-ионного баланса

вос-ль ок-ль
среда кислая
Ионная схема реакции
P + H+ + NO3¯ → H3PO4 + NO2
Электронно-ионная схема и ионное уравнение
P + 4H2O – 5 = H3PO4 + 5H+ 1 окисление
NO3¯ + 2H+ + = NO2 + H2O 5 восстановление
P + 5NO3¯ + 5H+ = H3PO4 + 5NO2 + H2O
Молекулярное уравнение
P + 5HNO3 (конц) = H3PO4 + 5NO2 + H2O

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

окисленных и восстановленных форм включают
ионы ОH ¯ и молекулы H2O
[O2-] + H2О = 2ОH ¯
2ОН ¯ = [O2-] + H2О

Примеры электронно-ионных уравнений полуреакций
NO3¯ → NO2¯
NO3¯ + H2O + 2 = NO2¯ + 2ОН¯ ‑ полуреакция восстановления
I2 → IO3¯
I2 + 12ОН¯ – 10 = 2IO3¯ + 6H2O ‑ полуреакция окисления

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Составление уравнений полуреакций с заданной щелочной средой

вос-ль ок-ль среда щелочная
Ионная схема реакции
Mn2+ + SO42‑ + K+ + ClO¯ + Na+ + OH¯ → MnO2 + Cl¯
Электронно-ионная схема и ионное уравнение
Mn2+ + 4ОН¯ ‑ 2 = MnO2 + 2H2O 1 окисление
ClO¯ + H2O + 2 = Cl¯ + 2OH¯ 1 восстановление
Mn2+ + ClO¯ + 2ОН¯ = MnO2 + Cl¯ + H2O
Молекулярное уравнение
MnSO4 + KClO + 2NaOH = MnO2 + KCl + Na2SO4 + H2O

Составление уравнения реакции MnSO4 + KClO + NaOH → MnO2 + Cl¯ методом электронно-ионного баланса

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

в левой части уравнений полуреакций, кроме окислителя и восстановителя, могут быть записаны только молекулы H2O
[O2-] + H2О = 2ОH ¯
H2O = [O2-] + 2H+

Примеры электронно-ионных уравнений полуреакций
MnO42− → MnO2
MnO42− + 2H2O + 2 = MnO2 + 4ОН¯ ‑ полуреакция восстановления
Mn2+ → MnO2
Mn2+ + 2H2O – 2 = MnO2 + 4H+ ‑ полуреакция окисления

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Составление уравнений полуреакций с заданной нейтральной средой

ок-ль вос-ль среда нейтральная
Ионная схема реакции
K+ + MnO4− + 2Na+ + SO32- + H2O → MnO2 + SO42‑
Электронно-ионная схема
MnO4− + 2H2O + 3 = MnO2 + 4ОН¯ 2 восстановление
SO32‑ + H2O – 2 = SO42‑ + 2H+ 3 окисление
2MnO4− + 3SO32‑ + 7H2O = 2MnO2 + 3SO42‑ + 8OH¯ + 6H+
объединяют ионы H+ и ОН‑ в молекулы воды 6H2O + 2OH¯
Ионное и молекулярное уравнения
2MnO4− + 3SO32‑ + H2O = 2MnO2 + 3SO42‑ + 2OH¯
2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O = 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

Составление уравнения реакции KMnO4 + Na2SO3 + H2O → MnO2 + SO42‑ методом электронно-ионного баланса

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

вос-ль ок-ль среда нейтральная
Ионная схема реакции
2K+ + (S5)2‑ + O3 + H2O → S + O2
Электронно-ионная схема и ионное уравнение
(S5)2‑ ‑ 2 = 5S 1 окисление
O3 + H2O + 2 = O2 +2OH− 1 восстановление
уравнение баланса зарядов: х(−1) = −2; х = 2
(S5)2‑ + O3 + H2O = 5S + O2 +2ОН−
Молекулярное уравнение
K2(S5) + O3 + H2O = 5S + O2 + 2KOH

Составление уравнения реакции K2(S5) + O3 + H2O → S + O2 методом электронно-ионного баланса

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

ок-ль вос-ль среда не задана
2K+ + Cr2O72‑ + Na+ + NO2− +… → Cr3+ + NO3−
Cr2O72‑ + 14H+ + 6 = 2Cr3+ + 7H2O 1 восстановление
NO2− + 2OH ¯ ‑ 2 = NO3− + H2O 3 окисление
Cr2O72‑ + 3NO2− + 14H+ + 6OH¯ = 2Cr3+ + 3NO3− + 10H2O
6H2O + 8H+
Ионное уравнение
Cr2O72‑ + 3NO2− + 8H+ = 2Cr3+ + 3NO3− + 4H2O
Среда кислая , для ее создания используют H2SO4 (разб)
K2Cr2O7 + 3NaNO2 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3NaNO3 + K2SO4 + 4H2O

Составление уравнения реакции K2Cr2O7 + NaNO2 +…→ Cr3+ + NO3− методом электронно-ионного баланса

баланса
Все способы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций основаны на равенстве числа электронов, отданных восстановителем, и принятых окислителем (электронном балансе)
Метод электронно-ионного баланса (или электронно-ионных полуреакций) используют при составлении уравнений реакций, протекающих в растворе
В электронно-ионные уравнения полуреакций помимо окислителя и восстановителя, в зависимости от среды,
включают ионы H+, OH¯ и молекулы H2O

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Цветков А.А. Неорганическая химия. - М.: Высш. шк., 1994
Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 2000
Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк., 2007
Неорганическая химия. В 3 т. Т. 1: Физико-химические основы неорганической химии. Под ред. Ю. Д. Третьякова. - М.: Академия, 2004
Лидин Р.А. Задачи по общей и неорганической химии. - М.: ВЛАДОС, 2004
Гаршин А.П. Неорганическая химия в схемах, рисунках, таблицах, формулах, химических реакциях. - СПб.: Лань, 2000

Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций