Кислая среда

Метод полуреакций или ионно-электронный метод

Этот метод основан на составлении ионных уравнений для процессов окисления восстановителя и для реакций восстановления окислителя с последующим суммированием обеих уравнений в общее ионное уравнение.

Чтобы составить уравнение окислительно-восстановительной реакции методом полуреакций, необходимо:

1) составить ионно-молекулярную схему реакции, учитывая, что сильные электролиты записываются в виде ионов, а слабые электролиты (газы, осадки) - в виде молекул;

2) оставим в ионно-молекулярной схеме реакции ионы, содержащие элементы, меняющие степень окисления (окислитель, восстановитель) а также ионы Н⁺ и ОН^-, характеризующие среду или молекула воды;

3) составить электронно-ионные уравнения отдельно для процессов восстановления и окисления, руководствуясь следующими правилами:

· если процесс протекает в кислой среде, то в ту часть полуреакции, где меньше атомов кислорода добавляют такое количество молекул воды, сколько кислорода не хватает, а в противоположную часть – соответсвующее число ионов водорода Н⁺. В результате число атомов элементов правой и левой частей полуреакций должно быть одинаковым

· если процесс протекает в щелочной среде, то в ту часть, в которой не хватает кислорода добавляют в два раза больше ионов ОН^-, чем не хватает кислорода, а впротивоположную часть – соответствующее количество молекул воды;

· если процесс протекает в нейтральной среде, то в левую часть полуреакции всегда добавляют молекулы воды, а в правую - либо ионы Н⁺ либо ОН^-

На основании закона сохранения массы и энергии, в левой и правой частях уравнения должно быть равенство числа частиц (ионов, атомов, молекул). Суммарное число и знак электрических зарядов слева и справа от знака равенства должны быть одинаковы.

Например:

1) в кислой среде:

Рассмотрим реакцию восстановления перманганата калия по схеме

KMnO₄ +Na₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O:

Запишем уравнение в ионно-молекулярном виде:

K⁺+(MnO₄)^-+2Na⁺+(SO₃)^2-+2H⁺+(SO₄)^2-→ Mn²⁺+(SO₄)²^-+2Na⁺+(SO₄)^2-+2K⁺+(SO₄)^2-+H₂O

Составляем ионно-молекулярную схему реакции, показывающую ионы, содержащие элементы, меняющие степень окисления и ионы среды:

(MnO₄)^- + (SO₃)^2- + H⁺ → Mn²⁺+ (SO₄)^2- + H₂O

Составляем схемы превращений ионов:

(SO₃)^2-→ (SO₄)^2-

(MnO₄)^- → (Mn)²⁺

Недостаток кислорода восполним молекулой воды, т. к. среда кислая, и уравняем число атомов водорода:

(SO₃)^2- + H₂O = (SO₄)^2- + 2H⁺

(MnO₄)^- + 8H⁺ = Mn²⁺+ 4H₂O

Сосчитаем заряды в левой и правой частях схемы и найдем число отданных и принятых электронов.

5 (SO₃)^2- + H₂O - 2e^- = (SO₄)^2- + 2 H⁺ процесс окисления

10 -2 0

восстановитель

2 (MnO₄)^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn²⁺+ 4H₂O процесс восстановления

+7 +2

окислитель

Уравниваем число отданных и принятых электронов, найдя множители 2 и 5. Умножаем каждое уравнение на соответствующий множитель и почленно складываем их (электроны при этом сокращаются), получаем:

5(SO₃)^2-+ 5H₂O +2(MnO₄)^- +16H⁺ = 5(SO₄)^2- +10H⁺ + 2Mn²⁺ +8H₂O

Приводим подобные члены:

5(SO₃)^2- + 2(MnO₄)^- + 6H⁺ = 5(SO₄)^2- + 2Mn²⁺ + 3H₂O

От полученного ионно-молекулярного уравнения переходим к полному молекулярному уравнению, при этом коэффициенты, находящиеся перед ионами ставим перед молекулами содержащие эти ионы:

5Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O