Для окислительно-восстановительных реакций, протекающих в водных растворах используют метод ионно-электронных уравнений (рассмотрим на примере реакции бихромата калия с нитритом натрия в кислой среде).
Метод ионно-электронных уравнений включает следующий порядок составления уравнений:
1) записываем схему реакции в молекулярной форме:
K2Cr2O7 + NaNO2 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + NaNO3 + K2SO4 + H2O
2) составляем схему реакции в ионно-молекулярной форме по общим правилам (сильные электролиты записываем в виде ионов, слабые электролиты, газы и осадки - в виде молекул):
2K+ + Cr2O72- + Na+ + NO2- + 2H+ + SO42- ® 2Cr3+ + 3SO42- + Na+ + NO3- + 2K+ + SO42- + H2O
3) определяем элементы, изменяющие степени окисления, из ионно-молекулярной схемы реакции выписываем частицы (выделены), содержащие атомы этих элементов (т.е. окислитель и восстановитель) и составляем схемы отдельно процессов окисления и восстановления:
Cr2O72- ® 2 Cr3+
NO2- ® NO3-
4) составляем уравнения отдельно процессов окисления и восстановления, пользуясь следующими правилами:
для реакции в кислой среде: в ту часть уравнения, которая содержит меньшее число атомов кислорода, прибавляем эквивалентное число молекул воды, в противоположную часть - удвоенное количество ионов Н +;
|
|
для реакции в щелочной (и нейтральной ) среде: в ту часть уравнения, которая содержит меньше атомов кислорода, прибавляем ионы ОН - из расчета два иона ОН - на каждый недостающий атом кислорода, в противоположную часть - вдвое меньшее количество молекул воды;
в рассматриваемом случае реакция идет в кислой среде, поэтому получаем:
Cr2O72- + 14 H+ ® 2Cr3+ + 7 H2O
NO2- + H2O ® NO3- + 2 H+
5) рассчитываем суммарный заряд левых и правых частей уравнений и прибавляем необходимое количество электронов в соответствующую часть уравнения с тем, чтобы суммарное число и знак электрических зарядов слева и справа от знака равенства в каждом уравнении были равны:
+12 + 6
х 1 Cr2O72- + 14 H+ + 6 е- = 2 Cr3+ + 7 H2O восстановление
х 3 NO2- + H2O = NO3- + 2 H+ + 2 е- окисление
- 1 +1
6) подбираем наименьшие коэффициенты для полученных уравнений, руководствуясь тем, что общее число электронов, отдаваемых восстановителем, должно быть равно числу электронов, присоединяемых окислителем; с учетом этих коэффициентов складываем полученные уравнения:
Cr2O72- + 14 H+ + 3 NO2- + 3 H2O = 2 Cr3+ + 7 H2O + 3 NO3- + 6 H+
7) производим сокращение одинаковых членов в левой и правой частях уравнения, при этом получаем сокращенное ионное уравнение заданной реакции:
Cr2O72- + 8 H+ + 3 NO2- = 2 Cr3+ + 4 H2O + 3 NO3-
8) по полученному ионному уравнению составляем молекулярное уравнение реакции (расставляем коэффициенты в исходном молекулярном уравнении):
K2Cr2O7 + 3 NaNO2 + 4 H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3 NaNO3 + K2SO4 + 4 H2O
|
|
9) проверяем правильность полученных коэффициентов; рекомендуется делать проверку "по кислороду" (число атомов кислорода в правой и левой частях уравнения должно быть одинаково).