Составление уравнений реакций

Окислительно-восстановительные реакции состоят н переносе электронов от восстановителя к окислителю. Чтобы правильно составить уравнение окислительно-восстановительной реакции, необходимо точно знать состав как веществ, вступающих в реакцию, так и продуктов реакции. В окислительно-восстановительном процессе, происходящем в растворе, принимают участие ионы или недиссоциированные молекулы. При выводе уравнения реакции можно не учитывать степень окисления данного элемента, входящего в состав молекул или ионов (например, кислорода в пероксиде водорода, марганца в перманганат-ионе, серы в сульфит-ионе), а принимать во внимание только заряд иона.

В водных растворах в реакциях окисления-восстановления могут участвовать также ионы водорода и гидроксида. Преобладание того или иного указывает, какая среда наиболее благоприятна для протекания реакции. В процессе перераспределения в системе атомов кислорода или водорода ионы водорода или гидроксида образуют виду.

Составим уравнения некоторых окислительно-восстановительных реакций.

Пример 1. Составить ионно-электронное уравнение по схеме

В этой схеме элементный иод переходит в иодид-ион' приобретая электрон, следовательно, восстанавливается; Тиосульфат-ион окисляется, т. е. теряет электроны. Стадия восстановления протекает следующим образом: из молекулы иода образуется два иона иода

,

.

Электроны, приобретаемые атомами иода, должны быть отданы тиосульфат-ионами. Стадия окисления протекает при переходе

.

Чтобы поставить знак равенства, необходимо уравнять заряды

.

Суммарное уравнение принимает вид

,

или, по приведении подобных членов,

,

Пример 2. Составить ионно-электронное уравнение по схеме

.

Стадия окисления очень проста

Fe²⁺ Fe³⁺

Fe²⁺ - e Fe³⁺. (3.1)

Стадия восстановления значительно сложнее

+ 8H⁺ Мn²⁺.

Атомы кислорода должны быть перераспределены ¦ в системе так, чтобы образовалась вода (наименее диссоциированное соединение); для этого следует в реакционную смесь ввести достаточное количество ионов водорода

+ 8Н⁺ Мn²⁺+ 4Н₂0.

Чтобы можно было поставить знак равенства, уравниваем заряды

+ 8Н⁺ + 5е = Мп²⁺ + 4Н₂0. (3.2)

Чтобы на основании частных уравнений (3.1) и (3.2) составить суммарное, отвечающее заданной в условии схеме, нужно принять во внимание, что в реакции (3.1) теряется один электрон, а в реакции (3.2) необходимо пять электронов; поэтому, чтобы система осталась электронейтральной, следует все члены уравнения (3.1) умножить на пять и после этого суммировать оба уравнения

5Fe²⁺ - 5е = 5Fe³⁺

+

+ 8Н⁺ + 5е = Мn²⁺+ 4Н₂0

–––––––––––––––––––––––––––––––

5Fe²⁺+ " + 8H⁺ = 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4Н₂0

Получено ионно-электронное уравнение, отвечающее заданной схеме

Fe²⁺ + Fe³⁺ + Мп²⁺

В выведенном суммарном уравнении принимают участие ионы водорода; следовательно, реакцию надо вести в кислой среде.

Пример 3. Вывести ионно-электронное уравнение ПО схеме

Mn²⁺ + Pb0₂ + Pb²⁺.

Стадия окисления

Мп²⁺ ,

Мп²⁺+ 80Н^- + 4Н20,

Мп²⁺ + 80Н^- - 5е + 4Н₂0. (3.3)

Стадия восстановления

РЬ0₂ РЬ^2+,

РЬО₂ + 4Н⁺ — Pb²⁺ + 2Н₂0,

Pb0₂ + 4H⁺+ 2e Pb²⁺ + 2H₂0. (3.4)

Для образования электронейтральной системы все члены уравнения (3.3) надо умножить на 2, а все члены уравнения (3.4) —на 5.

2Мп²⁺ + 160Н⁺ - 10е = 2 + 8Н₂0

+

5РЬ0₂ + 20Н⁺ + 10е = 5РЬ²⁺ + 10Н2О

_________________________________________________

2Мп²⁺ + 5РЬ0₂ + 160Н^- + 20Н⁺ == 2 + 5РЬ²⁺ + 18Н₂0

В левой части теперь находятся одновременно ионы водорода и гидроксид-ионы. Так как ионы водорода находятся в избытке, то образуется соответствующее число молекул воды, и уравнение примет вид

2Мп²⁺ + 5РЬ0₂ + 4Н⁺ = 2 - 5РЬ²⁺ + 2Н₂0.

В частных реакциях при выводе этого окончательного уравнения участвуют ионы водорода и гидроксид-ионы, но из суммарного уравнения видно, что реакция проводится в кислой среде.

Задачи