Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Рассмотрим метод электронного баланса, при котором учитывается:

1. сумма электронов, отдаваемых всеми восстановителями, равна сумме электронов, принимаемых всеми окислителями;

2. число одноименных атомов в левой и правой частях уравнения одинаково;

3. если в реакции участвуют атомы кислорода, то могут образоваться или расходоваться молекулы воды (в кислородной среде) или ионы гидроксила (в щелочной среде).

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций проводят в несколько стадий:

1 установление формул исходных веществ и продуктов реакции; определение степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакций;

2 определение числа электронов, отдаваемых восстановителем, и принимаемых окислителем, и коэффициентов при восстановителях и окислителях;

3 определение коэффициентов при всех исходных веществах и продуктах реакции, исходя из баланса атомов в левой и правой частях уравнения.

Последовательность уравнивания: элементы, изменившие свою С.О. → металлы → кислотные остатки (неметаллы) → водород → проверка осуществляется по кислороду.

Пример.

На основе электронных уравнений подобрать коэффициенты в реакциях. Указать окислитель и восстановитель: К₂Сr₂О₇ + KI + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + I₂ + K₂SO₄ + H₂O.

Напишем схему окислительно-восстановительной реакции, расставив степени окисления над всеми элементами:

+ +6 –2  + – + +6 –2       +3 +6 –2       0  + +6 –2    + –2

К₂Сr₂О₇ + KI + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + I₂ + K₂SO₄ + H₂O.

Из уравнения следует, что степень окисления хрома до реакции была +6, а после реакции стала +3; степень окисления йода изменилась от –1 до 0.

Отражаем это изменение степеней окисления в электронных уравнениях:

                                                           НОК

восстановитель: 2I^– – 2е = I₂                          3 (процесс окисления);

                                                             6

окислитель:    2Сr⁺⁶ + 6е = 2Сr⁺³             1 (процесс восстановления),

исходя из того, что окислитель принимает электроны, а восстановитель их отдает.

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно общему числу электронов, принятых окислителем (электронный баланс). Найдя наименьшее общее кратное (НОК) между числами 2 и 6, определяем, что атомов восстановителя должно быть 6, а атомов окислителя – 2, т.е. находим соответствующие коэффициенты в уравнении реакции перед восстановителем и окислителем. Затем уравниваем металлы (калий), кислотные остатки (SO₄^2–), водород, проверку осуществляем по кислороду.

Уравнение будет иметь вид:

К₂Сr₂О₇ + 6KI + 7H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3I₂ + 4K₂SO₄ + 7H₂O.