Алгоритм составления электронно-ионного баланса

Алгоритм «кислой» среды

I. Напишем уравнение реакции взаимодействия сульфита натрия и перманганата калия в кислой среде.
Первое. Записываем левую часть уравнения предполагаемой реакции:
KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 =
Второе: Следует определить, какой из ионов здесь будет выступать в роли окислителя, а какой — в роли восстановителя. Выяснить это можно по степеням окисления. В перманганат-ионе MnO4 степень окисления марганца равна +7; следовательно, отдавать электроны он уже не может (так как в этом состоянии валентных электронов у него просто нет). Этот ион будет выступать в роли окислителя. Учтем, что +4 — промежуточная степень окисления серы. Ион SO32- — будет окисляться до иона SO42-.
Третье. После того, как определены функции реагентов, надо выяснить, какие продукты будут получаться. Записываем:
MnO4 = Mn2+
SO32- = SO42-.
Четвертое. Уравнивание в кислых средах производится с помощью ионов H+ и молекул воды. В данном случае центральный атом окислителя до и после реакции в единственном числе, поэтому уравнивание начинают с кислорода.
Пятое. Существует правило для кислой среды: в ту часть полуреакции, где не хватает кислорода, добавляют столько молекул воды, скольких атомов кислорода не хватает.
MnO4 + 8 H+ + 5e- = Mn2+ + 4 H2O в этом уравнении кислорода слева на четыре единицы больше, чем справа, поэтому к правой части уравнения следует прибавить столько молекул воды, скольких атомов кислорода не хватает (4). Но сразу баланс нарушился из-за появления водорода. Поэтому в левую часть уравнения вносим недостающие 8 ионов водорода. Число заряженных частиц подсчитываем алгебраически: справа два положительных заряда, переносим их вправо с противоположным знаком; а слева у иона перманганата один отрицательный заряд и у протона восемь положительных – алгебраическая сумма +5. Так и записываем: +5e-. Реакцию восстановления записана полностью, восстановлен баланс зарядов и частиц.
Во второй полуреакции кислорода не хватает в левой части уравнения, поэтому к левой части прибавляем одну молекулу воды, тогда в правой части появляется два протона:
SO32- + H2O — 2e- = SO42- + 2 H+. Баланс зарядов в реакции высчитывается алгебраически: в правой части уравнения суммарный заряд равен нулю, а в левой минус двум.
Cледующий, шестой этап заключается в достижении равенства числа отданных и принятых в реакции электронов. Для этого надо умножить первую полуреакцию на 2, а вторую — на 5.
Седьмое. Теперь по уравнениям полуреакций несложно составить ионное уравнение всего процесса. Складывая два уравнения полуреакций (после умножения их на нужные для баланса электронов множители), получаем:
2 MnO4 + 16 H+ + 5 SO32- + 5 H2O = 2 Mn2+ + 8 H2O + 5 SO42- + 10 H+
приводим подобные, сокращаем одинаковые частицы
Восьмой — и последний — этап: по ионному уравнению составляем молекулярное уравнение. Чаще всего для всех катионов из левой части равенства противоионами служат анионы среды:
2 KMnO4 + 5 Na2SO3 + 3 H2SO4 = 2 MnSO4 + 5 Na2SO4 + K2SO4 + 3 H2O.

Алгоритм «щелочной» среды

II. Напишем уравнение реакции взаимодействия сульфита натрия и перманганата калия в щелочной среде.
Первое. Записываем левую часть уравнения предполагаемой реакции:
KMnO4 + Na2SO3 + NaOH =
Второе: роли компонентов выяснены, поэтому этот этап выпускаем.
Третье. После того, как мы определили функции реагентов, надо выяснить, какие продукты будут получаться. Записываем:
MnO4 = MnO42-
SO32- = SO42-.
Четвертое. Уравнивание в щелочных средах производится с помощью ионов OH и молекул воды. В данном случае центральный атом окислителя до и после реакции в единственном числе, поэтому уравнивание начинают с кислорода.
Пятое. Существует правило для щелочной среды: щелочная среда «жадная», воду добавляют туда, где кислорода больше и столько молекул воды, скольких атомов кислорода не хватает.
MnO4 + 1e- = MnO42- в этом уравнении кислорода слева и справа одинаковое количество, поэтому следует сбалансировать только заряды, которые высчитываются алгебраически. Так и записываем: +1e-. Реакцию восстановления записали полностью. Во второй полуреакции кислорода не хватает в левой части уравнения, поэтому к правой части прибавляем одну молекулу воды, тогда к левой части две гидроксильные группы: SO32- + 2 OН — 2e-= SO42- + H2О. Баланс зарядов в реакции высчитываем алгебраически.
Cледующий, шестой этап заключается в достижении равенства числа отданных и принятых в реакции электронов. Для этого надо умножить первую полуреакцию на 2, а вторую — на 1.
Седьмое. Теперь по уравнениям полуреакций несложно составить ионное уравнение всего процесса. Складывая два уравнения полуреакций (после умножения их на нужные для баланса электронов множители), получаем:
2 MnO4 + 2 ОH + SO32- = 2 MnO42- + SO42- + H2O.
Восьмой — и последний — этап: по ионному уравнению составляем молекулярное уравнение: 2 KMnO4 + Na2SO3 + 2 NaOH = 2 Na2MnO+ K2SO4 + H2O.

Алгоритм «нейтральной» среды

III. Напишем уравнение реакции взаимодействия сульфита натрия и перманганата калия в нейтральной среде.
Первое. Записываем левую часть уравнения предполагаемой реакции:
KMnO4 + Na2SO3 + H2O =
Второе: этот этап выпускаем по той же причине, что и в предыдущем случае.
Третье. После того, как мы определили функции реагентов, надо выяснить, какие продукты будут получаться. Записываем:
MnO4 = MnO2
SO32- = SO42-.
Четвертое. Уравнивание в нейтральных средах производится с помощью ионов OH-, H+ и молекул воды. Одна из полуреакций уравнивается как идущая в кислой среде, а другая – как в щелочной.
Пятое. Существует правило для нейтральной среды: ту полуреакцию, в которой кислорода слева больше, уравнивают как идущую в щелочной среде, а ту, в которой кислорода справа больше – как в кислой. Алгебраическое сложение кислой и щелочной сред даст в итоге нейтральную.
MnO4 + 2 H2O + 3e- = MnO2 + 4 ОH в этом уравнении кислорода слева ольше, чем справа, поэтому уравниваем по щелочному механизму. Во второй полуреакции кислорода больше в правой части уравнения, поэтому эту полуреакцю уравниваем по кислотному алгоритму: SO32- + H2О — 2e- = SO42- + 2 H+. Баланс зарядов в реакции высчитываем алгебраически.
Cледующий, шестой этап заключается в достижении равенства числа отданных и принятых в реакции электронов. Для этого надо умножить первую полуреакцию на 2, а вторую — на 3.
Седьмое. Теперь по уравнениям полуреакций несложно составить ионное уравнение всего процесса. Складывая два уравнения полуреакций (после умножения их на нужные для баланса электронов множители) и составляя из OH- и H+ молекулы воды, получаем:
2 MnO4 + 3 SO32- + H2О = 2 MnO2 + 3 SO42- + 2 OН .
Восьмой — и последний — этап: по ионному уравнению составляем молекулярное уравнение: 2 КMnO4 + 3 Na2SO3 + H2O = 2 MnO2 + 3 Na2SO4 + 2 KOН.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *