Влияние среды на характер протекания ОВР

ОВР могут протекать в различных средах:

1. В кислой  среде (избыток Н⁺).

2. В щелочной среде (избыток OH^-).

3. В нейтральной среде.

В зависимости от среды может изменяться характер протекания реакций между одними и теми же веществами.

Рассмотрим на примере реакции восстановления перманганата калия сульфитом натрия в различных средах.

                                         --- H⁺ → Mn ⁺²            бесцветный раствор

KMn ⁺⁷ O₄ + Na₂SO₃ →       --- H₂O → Mn ⁺⁴ O₂       бурый осадок

                                   --- OH^- → Mn ⁺⁶ O₄^2-       зеленый раствор

1) В кислой среде происходит обесцвечивание фиолетового раствора KMnO₄ в результате образования иона Mn ⁺²:

2KMn ⁺⁷ O₄ + 5Na₂S ⁺⁴ O₃ + 3H₂SO₄ → 2 Mn ⁺² SO₄ + 5Na₂S ⁺⁶ O₄ + K₂SO₄ +3H₂O

Mn ⁺⁷ + 5e → Mn ⁺² | 2 окислитель, восстанавливается

S ⁺⁴ - 2 e → S ⁺⁶ | 5 восстановитель, окисляется 

2) В нейтральной среде выпадает бурый осадок   Mn ⁺⁴ O₂:

2KMn ⁺⁷ O₄ + 3Na₂S ⁺⁴ O₃ + H₂O → 2 Mn ⁺⁴ O₂ + 3Na₂S ⁺⁶ O₄ +2 KОH

Mn ⁺⁷ + 3e → Mn ⁺⁴ | 2 окислитель, восстанавливается

S ⁺⁴ - 2 e → S ⁺⁶ | 3 восстановитель, окисляется 

3) В щелочной среде образуется зеленый раствор, в результате образования манганат-иона   Mn ⁺⁶ O₄^2-.            

2KMn ⁺⁷ O₄ + Na₂S ⁺⁴ O₃ + 2NaOH → K₂Mn ⁺⁶ O₄ + Na₂Mn ⁺⁶ O₄ +Na₂S ⁺⁶ O₄ +H₂O

    Mn ⁺⁷ + e → Mn ⁺² | 2 окислитель, восстанавливается

    S ⁺⁴ - 2 e → S ⁺⁶ | 1 восстановитель, окисляется 

        

Методы уравнивания ОВР

1. Метод электронного баланса (рассмотрен выше).

2. Метод полуреакций (или ионно- электронный метод).

При составлении уравнений методом полуреакций придерживаются следующего порядка:

1) Составляем схему реакции с указанием исходных веществ и продуктов определяют степени окисления, находят окислитель и восстановитель.

2) Выписать ионы реально участвующие в процессе.

3) Составить схемы полуреакций окисления и восстановления с указанием реально существующих в условиях реакций ионов или молекул. При этом необходимо учитывать  количество кислорода в исходных веществах и продуктах  реакции.

Удобно пользоваться следующей схемой 1:

 

 

Схема 1

Баланс атомов кислорода в ОВР, протекающих в различных средах.

 

Баланс атомов кислорода в исходных веществах	Среда
	кислая	нейтральная	щелочная
Избыток	O2-+2H+→H2O	O2- + H2O → 2OH-
Недостаток	H2O → O2-+2H+		2OH-→O2-+ H2O

 

Пояснение к схеме:

1. Если исходный ион содержит больше атомов О, чем продукт реакции, то избыток атомов О в кислой среде связывается ионами Н⁺ с образованием воды. В нейтральной и щелочной среде кислород реагирует с молекулами воды с образованием гидроксид иона.

2. Если исходный ион содержит меньше атомов О, чем продукт реакции, то недостаток атомов О компенсируется в кислых и нейтральных средах молекулами воды, а в щелочной среде гидроксид - ионами

4) Уравнять число атомов каждого элемента в левой и правой частях полуреакций.

5) Уравнять суммарное число зарядов в обеих частях каждой полуреакции, для этого прибавить к левой части полуреакции необходимое число электронов.

6) Подобрать коэффициенты для полуреакции так, чтобы число электронов, отдаваемых при окислении, было равно числу электронов, принимаемых при восстановлении.

7) Сложить левые и правые части уравнения полуреакций с учетом найденных коэффициентов и расставить коэффициенты в исходное уравнение реакции.

Пример 1:

Рассмотрим реакцию,  протекающую в кислой среде:

H₂SO₃ + НСlO₃ = H₂SO₄ + HC1  

В данной реакции повышается степень окисления серы от +4 до +6 (сера окисляется, в реакции является восстановителем) и понижается степень окисления хлора от +5 до -1 (хлор восстанавливается, является окислителем).