Метод электронного баланса используется для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. Данный метод включает следующие основные шаги:
- Определение степеней окисления всех элементов в исходных веществах и продуктах реакции.
- Определение, какие элементы окисляются и какие восстанавливаются.
- Написание полуреакций окисления и восстановления.
- Уравнивание числа электронов, потерянных и полученных в процессе реакции.
- Составление окончательного уравнения реакции на основе полуреакций окисления и восстановления.
Рассмотрим каждый из предложенных примеров.
- H₂S + KClO₃ = S + KCl + H₂O
Степени окисления:
- H в H₂S: +1
- S в H₂S: -2
- Cl в KClO₃: +5
- S в S: 0
- Cl в KCl: -1
Окисление: S^(-2) → S^(0) + 2e⁻
Восстановление: Cl^(+5) + 6e⁻ → Cl^(-1)
Уравниваем количество электронов:
3S^(-2) - 6e⁻ → 3S^(0)
Cl^(+5) + 6e⁻ → Cl^(-1)
Составляем уравнение:
3H₂S + KClO₃ → 3S + KCl + 3H₂O
Окислитель: KClO₃ (Cl в степени окисления +5)
Восстановитель: H₂S (S в степени окисления -2)
- KNO₃ + Al + KOH + H₂O = NH₃ + K[Al(OH)₄]
Степени окисления:
- N в KNO₃: +5
- Al: 0
- N в NH₃: -3
- Al в K[Al(OH)₄]: +3
Окисление: Al⁰ → Al^(+3) + 3e⁻
Восстановление: N^(+5) + 8e⁻ → N^(-3)
Уравниваем количество электронов:
8Al⁰ - 24e⁻ → 8Al^(+3)
3N^(+5) + 24e⁻ → 3N^(-3)
Составляем уравнение:
8Al + 3KNO₃ + 5KOH + 18H₂O → 3NH₃ + 5K[Al(OH)₄]
Окислитель: KNO₃ (N в степени окисления +5)
Восстановитель: Al (в степени окисления 0)
- SO₂ + KMnO₄ + H₂O = K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂SO₄
Степени окисления:
- S в SO₂: +4
- Mn в KMnO₄: +7
- S в K₂SO₄ и MnSO₄: +6
- Mn в MnSO₄: +2
Окисление: S^(+4) → S^(+6) + 2e⁻
Восстановление: Mn^(+7) + 5e⁻ → Mn^(+2)
Уравниваем количество электронов:
5S^(+4) - 10e⁻ → 5S^(+6)
2Mn^(+7) + 10e⁻ → 2Mn^(+2)
Составляем уравнение:
5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → 2K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄
Окислитель: KMnO₄ (Mn в степени окисления +7)
Восстановитель: SO₂ (S в степени окисления +4)
- SO₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O
Степени окисления:
- S в SO₂: +4
- Cr в K₂Cr₂O₇: +6
- S в K₂SO₄ и Cr₂(SO₄)₃: +6
- Cr в Cr₂(SO₄)₃: +3
Окисление: S^(+4) → S^(+6) + 2e⁻
Восстановление: Cr^(+6) + 3e⁻ → Cr^(+3)
Уравниваем количество электронов:
3S^(+4) - 6e⁻ → 3S^(+6)
2Cr^(+6) + 6e⁻ → 2Cr^(+3)
Составляем уравнение:
3SO₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → 3K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O
Окислитель: K₂Cr₂O₇ (Cr в степени окисления +6)
Восстановитель: SO₂ (S в степени окисления +4)
- NaBr + H₂SO₄ = Br₂ + SO₂ + Na₂SO₄ + H₂O
Степени окисления:
- Br в NaBr: -1
- S в H₂SO₄: +6
- Br в Br₂: 0
- S в SO₂: +4
Окисление: Br^(-1) → Br²⁰ + 2e⁻
Восстановление: S^(+6) + 2e⁻ → S^(+4)
Уравниваем количество электронов:
2Br^(-1) - 2e⁻ → Br₂⁰
S^(+6) + 2e⁻ → S^(+4)
Составляем уравнение:
2NaBr + H₂SO₄ → Br₂ + SO₂ + Na₂SO₄ + H₂O
Окислитель: H₂SO₄ (S в степени окисления +6)
Восстановитель: NaBr (Br в степени окисления -1)
- KI + H₂SO₄ = I₂ + H₂S + K₂SO₄ + H₂O
Степени окисления:
- I в KI: -1
- S в H₂SO₄: +6
- I в I₂: 0
- S в H₂S: -2
Окисление: I^(-1) → I²⁰ + 2e⁻
Восстановление: S^(+6) + 8e⁻ → S^(-2)
Уравниваем количество электронов:
8I^(-1) - 8e⁻ → 4I²⁰
S^(+6) + 8e⁻ → S^(-2)
Составляем уравнение:
8KI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + 4K₂SO₄ + 4H₂O
Окислитель: H₂SO₄ (S в степени окисления +6)
Восстановитель: KI (I в степени окисления -1)
- KNO₂ + KI + H₂SO₄ = I₂ + NO + K₂SO₄ + H₂O
Степени окисления:
- N в KNO₂: +3
- I в KI: -1
- I в I₂: 0
- N в NO: +2
Окисление: I^(-1) → I²⁰ + 2e⁻
Восстановление: N^(+3) + e⁻ → N^(+2)
Уравниваем количество электронов:
2I^(-1) - 2e⁻ → I₂⁰
2N^(+3) + 2e⁻ → 2N^(+2)
Составляем уравнение:
2KNO₂ + 2KI + H₂SO₄ → I₂ + 2NO + K₂SO₄ + H₂O
Окислитель: KNO₂ (N в степени окисления +3)
Восстановитель: KI (I в степени окисления -1)
- HI + H₂SO₄ = I₂ + H₂S + H₂O
Степени окисления:
- I в HI: -1
- S в H₂SO₄: +6
- I в I₂: 0
- S в H₂S: -2
Окисление: I^(-1) → I²⁰ + 2e⁻
Восстановление: S^(+6) + 8e⁻ → S^(-2)
Уравниваем количество электронов:
8I^(-1) - 8e⁻ → 4I²⁰
S^(+6) + 8e⁻ → S^(-2)
Составляем уравнение:
8HI + H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S + 4H₂O
Окислитель: H₂SO₄ (S в степени окисления +6)
Восстановитель: HI (I в степени окисления -1)
- P + HNO₃ + H₂O = H₃PO₄ + NO
Степени окисления:
- P в P: 0
- N в HNO₃: +5
- P в H₃PO₄: +5
- N в NO: +2
Окисление: P⁰ → P^(+5) + 5e⁻
Восстановление: N^(+5) + 3e⁻ → N^(+2)
Уравниваем количество электронов:
3P⁰ - 15e⁻ → 3P^(+5)
5N^(+5) + 15e⁻ → 5N^(+2)
Составляем уравнение:
3P + 5HNO₃ + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO
Окислитель: HNO₃ (N в степени окисления +5)
Восстановитель: P (в степени окисления 0)
- P + H₂SO₄ = H₃PO₄ + SO₂ + H₂O
Степени окисления:
- P в P: 0
- S в H₂SO₄: +6
- P в H₃PO₄: +5
- S в SO₂: +4
Окисление: P⁰ → P^(+5) + 5e⁻
Восстановление: S^(+6) + 2e⁻ → S^(+4)
Уравниваем количество электронов:
2P⁰ - 10e⁻ → 2P^(+5)
5S^(+6) + 10e⁻ → 5S^(+4)
Составляем уравнение:
2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O
Окислитель: H₂SO₄ (S в степени окисления +6)
Восстановитель: P (в степени окисления 0)
Таким образом, мы составили уравнения окислительно-восстановительных реакций, указали окислители и восстановители для каждого из предложенных примеров.