Классификация химических реакций 3 (стр. 2 из 2)

Если установлены как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

Сu⁰-2e^- = Сu²⁺ 1

Pd⁺²+2e^- =Pd⁰ 1

Из приведенных электронных уравнений видно, что при восстановителе и окислителе коэффициенты равны 1.

Окончательное уравнение реакции:

Cu + Pd(NO₃)₂ = Cu(NO₃)₂ + Pd

Для проверки правильности составленного уравнения подсчитываем число атомов в правой и левой части уравнения. Последним проверяем по кислороду.

восстановительной реакции, идущей по схеме:

7+ 3+ 2+ 5+

KМnO₄ + H₃PO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + H₃PO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Решение Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

восстановитель 5 │ Р³⁺ - 2ē ═ Р⁵⁺ процесс окисления

окислитель 2 │Mn⁺⁷ + 5 ē ═ Mn²⁺ процесс восстановления

Общее число электронов, отданных восстановлением, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов 10. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления. Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид

2KМnO₄ + 5H₃PO₃ + 3H₂SO₄ ═ 2MnSO₄ + 5H₃PO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O.

Метод полуреакций или ионно-электронный метод. Как показывает само название этот метод основан на составлении ионных уравнений для процесса окисления и процесса восстановления.

При пропускании сероводорода через подкисленный раствор перманганата калия малиновая окраска исчезает и раствор мутнеет.

Опыт показывает, что помутнение раствора происходит в результате образования серы:

Н₂S ® S + 2H⁺

Эта схема уравнена по числу атомов. Для уравнивания по числу зарядов надо от левой части отнять два электрона после чего можно стрелку заменить на знак равенства

Н₂S – 2е^– = S + 2H⁺

Это первая полуреакция – процесс окисления восстановителя сероводорода.

Обесцвечивание раствора связано с переходом MnO₄^-(малиновая окраска) в Mn²⁺(слабо розовая окраска). Это можно выразить схемой

MnO₄^–®Mn²⁺

В кислом растворе кислород, входящий в состав MnO₄^- вместе с ионами водорода в конечном итоге образует воду. Поэтому процесс перехода записываем так

MnO₄^– +8Н⁺®Mn²⁺ + 4Н₂О

Чтобы стрелку заменить на знак равенства надо уравнять и заряды. Поскольку исходные вещества имеют семь положительных зарядов, то а конечные два положительных заряда, то для выполнения условий равенства надо к левой части схемы прибавить пять электронов

MnO₄^– +8Н⁺ +5е^–®Mn²⁺ + 4Н₂О

Это полуреакция – процесс восстановления окислителя, т.е. перманганат-иона.

Для составления общего уравнения реакции надо уравнения полуреакций почленно сложить, предварительно, уравняв числа отданных и полученных электронов. В этом случае по правилу нахождения наименьшего кратного определяют соответствующие множители на которые умножают уравнения пол

Н₂S – 2е^– = S + 2H⁺ 5

MnO₄^– +8Н⁺ +5е^–®Mn²⁺ + 4Н₂О 2

5Н₂S +2MnO₄^– +16Н⁺ = 5S+10H⁺ +2Mn²⁺ + 8Н₂О

После сокращения на 10H⁺ получаем

5Н₂S +2MnO₄^– +6Н⁺ = 5S+2Mn²⁺ + 8Н₂О или в молекулярной форме

2к⁺+ 3SO₄^2- = 2к⁺+ 3SO₄^2-

5Н₂S +2KMnO₄+3Н₂SO₄ = 5S+2MnSO₄ + K₂SO₄+8Н₂О

Сопоставим оба метода. Достоинство метод полуреакций по сравнению с методом электронного баланса заключается в том, что в нем применяются не гипотетические ионы, а реально существующие. В самом деле в растворе нет ионов Mn⁺⁷, Cr⁺⁶, S⁺⁶, S⁺⁴; MnO^4–, Cr₂O₇^2–, CrO₄^2–, SO₄^2–. При методе полуреакций не нужно знать все образующиеся вещества; они появляются в уравнении реакции при выводе его.

Классификация окислительно-восстановительных реакций

Обычно различают три типа окислительно-восстановительных реакций: межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции диспропорционирования.

К межмолекулярным относятся реакции в которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах. Сюда же относят и и реакции между разными веществами в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления:

–2 +4 0

2H₂S + H₂SO₃ = 3S + 3H₂O

–1 +5 0

5HCI + HCIO₃ = 5CI₂ + 3H₂O

К внутримолекулярным относятся такие реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в одном и том же веществе. В этом случае атом с более положительной степенью окисления окисляет атом с меньшей степенью окисления. Такими реакциями являются реакции химического разложения. Например:

+5 –2 +3 0

2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂

+5 –2 –1 0

2KCIO₃ = 2KCI + 3O₂

Сюда же относят и разложение веществ в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления:

–3 +5 +1

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O

Протекание реакций диспропорционирования сопровождается одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента. При этом исходное вещество образует соединения, одно из которых содержит атомы с более высокой, а другое с более низкой степенью окисления. Эти реакции возможны для веществ с промежуточной степенью окисления. Примером может служить превращение манганата калия в котором марганец имеет промежуточную степень окисления +6 (от +7 до +4). Раствор этой соли имеет красивый темно-зеленый цвет (цвет иона МnO₄^–), в результате реакции окраска раствора становится бурой. Это выпадает осадок МnO₂ :

+6 +7 +4

3K₂МnO₄ + 2H₂О + H₂SO₄ = KМnO₄ + MnO₂ + 4KOH

Ранее реакции диспропорционирования называли реакциями самоокисления-самовосстановления. Сейчас это название не употребляется.