ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Лекция 16 СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Содержание § Нахождение коэффициентов в уравнениях § окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса Составление уравнений окислительновосстановительных реакций методом электронноионного баланса q q 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
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Нахождение коэффициентов в уравнении реакции методом электронного баланса § По изменению с. о. атомов элементов окислитель восстановитель вос-ль ок-ль § Электронная схема 3 - окисление § 3 Mn. O 2 + KCl. O 3 + KOH 3 K 2 Mn. O 4 + KCl + H 2 O Молекулярное уравнение 1 - восстановление § Коэффициенты в уравнении 3 Mn. O 2 + KCl. O 3 + 6 KOH = 3 K 2 Mn. O 4 + KCl + 3 H 2 O Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Нахождение коэффициентов в уравнении реакции методом электронного баланса § По изменению с. о. атомов элементов окислитель восстановитель ок-ль вос-ль § Электронная схема 10 - окисление 1 - восстановление § Молекулярное уравнение 2 Ca 3(PO 4)2 + 10 C + 3 Si. O 2 = 3 Ca. Si. O 4 + P 4 + 10 CO Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнения реакции методом электронно-ионного баланса ок-ль вос-ль среда кислая § Ионная схема реакции K+ + Mn. O 4 + Na+ + NO 2 + 2 H+ + SO 42 Mn 2+ + NO 3 + … § Окислительно-восстановительные пары Mn. O 4 Mn 2+ NO 2 NO 3 § Установление материального баланса в уравнениях полуреакций Mn. O 4 + 8 H+ Mn 2+ + 4 H 2 O [O 2 ] + 2 H+ = H 2 O NO 2 + H 2 O NO 3 + 2 H+ H 2 O = [O 2 ] + 2 H+ Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнения реакции § Расчет числа отданных и принятых электронов в полуреакциях Mn. O 4 + 8 H+ + 5 = Mn 2+ + 4 H 2 O электронно-ионное уравнение баланс зарядов: ‑ 1 + 8 + 5 ( ‑ 1) = +2 полуреакции восстановления NO 2 + H 2 O – 2 = NO 3 + 2 H+ электронно-ионное уравнение баланс зарядов: ‑ 1 – 2 ( ‑ 1) = ‑ 1 + 2 полуреакции окисления § Электронно-ионная схема реакции Mn. O 4 + 8 H+ + 5 = Mn 2+ + 4 H 2 O 2 NO 2 + H 2 O – 2 = NO 3 + 2 H+ 5 2 Mn. O 4 + 5 NO 2 + 16 H+ + 5 H 2 O= 2 Mn 2+ + 5 NO 3 + 10 H+ + 8 H 2 O § Ионное и молекулярное уравнения реакции 2 Mn. O 4 + 5 NO 2 + 6 H+ = 2 Mn 2+ + 5 NO 3 + 3 H 2 O 2 KMn. O 4 + 5 Na. NO 2 + 3 H 2 SO 4 = 2 Mn. SO 4 + 5 Na. NO 3 + K 2 SO 4 + 3 H 2 O Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнений полуреакций с заданной кислой средой В электронно-ионные уравнения полуреакций с заданной кислой средой помимо окисленных и восстановленных форм включают ионы H+ и молекулы H 2 O [O 2 -] + 2 H+ = H 2 O = [O 2 -] + 2 H+ Примеры электронно-ионных уравнений полуреакций Cr 2 O 72‑ Cr 3+ Cr 2 O 72‑ + 14 H+ + 6 = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O ‑ полуреакция восстановления Pb. SO 4 Pb. S + 4 H 2 O – 8 = Pb. SO 4 + 8 H+ ‑ полуреакция окисления Малорастворимые Pb. S и Pb. SO 4 записаны в молекулярной форме Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнений полуреакций по балансу зарядов Число отданных и принятых электронов в полуреакциях с участием сложных частиц, содержащих атомы элемента в разных степенях окисления, определяют по балансу зарядов Пример 1. Co 3 O 4 + H+ Co 2+ Co 3 O 4 + 8 H+ + х = 3 Co 2+ + 4 H 2 O баланс зарядов: 8 + х( ‑ 1) = 6 х = 2 Co 3 O 4 + 8 H+ + 2 = 3 Co 2+ + 4 H 2 O полуреакция восстановления Пример 2. Fe 3 O 4 + H+ Fe 3+ Fe 3 O 4 + 8 H+ + х = 3 Fe 3+ + 4 H 2 O баланс зарядов: 8 + х( ‑ 1) = 9 х = ‑ 1 Fe 3 O 4 + 8 H+ ‑ = 3 Fe 3+ + 4 H 2 O полуреакция окисления Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнения реакции P + HNO 3 (конц) H 3 PO 4 + NO 2 методом электронно-ионного баланса вос-ль ок-ль среда кислая § § Ионная схема реакции P + H+ + NO 3¯ H 3 PO 4 + NO 2 Электронно-ионная схема и ионное уравнение P + 4 H 2 O – 5 = H 3 PO 4 + 5 H+ 1 окисление NO 3¯ + 2 H+ + = NO 2 + H 2 O 5 восстановление P + 5 NO 3¯ + 5 H+ = H 3 PO 4 + 5 NO 2 + H 2 O § Молекулярное уравнение P + 5 HNO 3 (конц) = H 3 PO 4 + 5 NO 2 + H 2 O Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнений полуреакций с заданной щелочной средой В электронно-ионные уравнения полуреакций с заданной щелочной средой помимо окисленных и восстановленных форм включают ионы ОH ¯ и молекулы H 2 O [O 2 -] + H 2 О = 2 ОH ¯ 2 ОН ¯ = [O 2 -] + H 2 О Примеры электронно-ионных уравнений полуреакций NO 3¯ NO 2¯ NO 3¯ + H 2 O + 2 = NO 2¯ + 2 ОН¯ ‑ полуреакция восстановления I 2 IO 3¯ I 2 + 12 ОН¯ – 10 = 2 IO 3¯ + 6 H 2 O ‑ полуреакция окисления Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнения реакции Mn. SO 4 + KCl. O + Na. OH Mn. O 2 + Cl¯ методом электронно-ионного баланса § § вос-ль ок-ль среда щелочная Ионная схема реакции Mn 2+ + SO 42‑ + K+ + Cl. O¯ + Na+ + OH¯ Mn. O 2 + Cl¯ Электронно-ионная схема и ионное уравнение Mn 2+ + 4 ОН¯ ‑ 2 = Mn. O 2 + 2 H 2 O 1 окисление Cl. O¯ + H 2 O + 2 = Cl¯ + 2 OH¯ 1 восстановление Mn 2+ + Cl. O¯ + 2 ОН¯ = Mn. O 2 + Cl¯ + H 2 O § Молекулярное уравнение Mn. SO 4 + KCl. O + 2 Na. OH = Mn. O 2 + KCl + Na 2 SO 4 + H 2 O Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнений полуреакций с заданной нейтральной средой В нейтральной среде концентрация ионов H+ и ОН¯ мала, в левой части уравнений полуреакций, кроме окислителя и восстановителя, могут быть записаны только молекулы H 2 O [O 2 -] + H 2 О = 2 ОH ¯ H 2 O = [O 2 -] + 2 H+ Примеры электронно-ионных уравнений полуреакций Mn. O 42 Mn. O 2 Mn. O 42 + 2 H 2 O + 2 = Mn. O 2 + 4 ОН¯ ‑ полуреакция восстановления Mn 2+ Mn. O 2 Mn 2+ + 2 H 2 O – 2 = Mn. O 2 + 4 H+ ‑ полуреакция окисления Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнения реакции KMn. O 4 + Na 2 SO 3 + H 2 O Mn. O 2 + SO 42‑ методом электронно-ионного баланса ок-ль вос-ль среда нейтральная § Ионная схема реакции K+ + Mn. O 4 + 2 Na+ + SO 32 - + H 2 O Mn. O 2 + SO 42‑ § Электронно-ионная схема Mn. O 4 + 2 H 2 O + 3 = Mn. O 2 + 4 ОН¯ 2 восстановление SO 32‑ + H 2 O – 2 = SO 42‑ + 2 H+ 3 окисление 2 Mn. O 4 + 3 SO 32‑ + 7 H 2 O = 2 Mn. O 2 + 3 SO 42‑ + 8 OH¯ + 6 H+ объединяют ионы H+ и ОН‑ в молекулы воды 6 H 2 O + 2 OH¯ § Ионное и молекулярное уравнения 2 Mn. O 4 + 3 SO 32‑ + H 2 O = 2 Mn. O 2 + 3 SO 42‑ + 2 OH¯ 2 KMn. O 4 + 3 Na 2 SO 3 + H 2 O = 2 Mn. O 2 + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнения реакции K 2(S 5) + O 3 + H 2 O S + O 2 методом электронно-ионного баланса K 2(S 5) + O 3 + H 2 O S + O 2 вос-ль ок-ль среда нейтральная § § Ионная схема реакции 2 K+ + (S 5)2‑ + O 3 + H 2 O S + O 2 Электронно-ионная схема и ионное уравнение (S 5)2‑ ‑ 2 = 5 S 1 окисление O 3 + H 2 O + 2 = O 2 +2 OH 1 восстановление уравнение баланса зарядов: х( 1) = 2; х = 2 § (S 5)2‑ + O 3 + H 2 O = 5 S + O 2 +2 ОН Молекулярное уравнение K 2(S 5) + O 3 + H 2 O = 5 S + O 2 + 2 KOH Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Составление уравнения реакции K 2 Cr 2 O 7 + Na. NO 2 +… Cr 3+ + NO 3 методом электронно-ионного баланса ок-ль вос-ль среда не задана § § 2 K+ + Cr 2 O 72‑ + Na+ + NO 2 +… Cr 3+ + NO 3 Cr 2 O 72‑ + 14 H+ + 6 = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 1 восстановление NO 2 + 2 OH ¯ ‑ 2 = NO 3 + H 2 O 3 окисление Cr 2 O 72‑ + 3 NO 2 + 14 H+ + 6 OH¯ = 2 Cr 3+ + 3 NO 3 + 10 H 2 O 6 H 2 O + 8 H+ § Ионное уравнение Cr 2 O 72‑ + 3 NO 2 + 8 H+ = 2 Cr 3+ + 3 NO 3 + 4 H 2 O Среда кислая , для ее создания используют H 2 SO 4 (разб) K 2 Cr 2 O 7 + 3 Na. NO 2 + 4 H 2 SO 4 = Cr 2(SO 4)3 + 3 Na. NO 3 + K 2 SO 4 + 4 H 2 O Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Заключение § Основными способами составления уравнений окислительновосстановительных реакций являются методы электронного и электронно-ионного баланса § Все способы составления уравнений окислительновосстановительных 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 H 2 O Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Рекомендуемая литература § § Никольский А. Б. , Суворов А. В. Химия. - СПб: Химиздат, 2001 § Карапетьянц М. Х. Общая и неорганическая химия. - М. : Химия, 2000 § § Угай Я. А. Общая и неорганическая химия. - М. : Высш. шк. , 2007 § 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 Степин Б. Д. , Цветков А. А. Неорганическая химия. - М. : Высш. шк. , 1994 Неорганическая химия. В 3 т. Т. 1: Физико-химические основы неорганической химии. Под ред. Ю. Д. Третьякова. - М. : Академия, 2004 Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
