4.2. Уравнивание окислительно-восстановительных реакций

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций основано на том, что число электронов, отданных восстановителем должно быть равно числу электронов, принятых окислителем. Рассмотрим метод составления уравнений, называемый методом электронного баланса, на примере реакции:

KMnO₄ + KNO₂ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + MnSO₄ + KNO₃ + H₂O

1) Определим степени окисления элементов, образующих соединения, участвующие в реакции:

Из схемы следует, что в ходе реакции степень окисления марганца изменяется от (+7) до (+2), следовательно, марганец принимает

электроны и является окислителем, а степень окисления азота изменяется от (+3) до (+5), значит, азот отдаёт электроны и является восстановителем. Степени окисления других элементов не изменяются.

2) Составим полуреакции для процессов восстановления и окисления; при этом сумма зарядов левой и правой частей полуреакции должны быть равны:

Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺² |2

N⁺³ - 2e → N⁺⁵ |5

Из полуреакций следует, что для того чтобы число принятых электронов было равно числу отданных электронов, в реакции должно участвовать 2 атома Mn⁺⁷ и 5 атомов N⁺³. Коэффициенты 2 и 5 носят название фиксированных коэффициентов, т.к. при дальнейшем уравнивании они или не изменяются, либо изменяются одновременно в одно и то же число раз.

3) Проставим полученные коэффициенты перед KMnO₄, KNO₂, MnSO₄, и KNO₃:

2KMnO₄ + 5KNO₂ + H₂SO₄→ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5KNO₃ + H₂O

Из полученной схемы следует, что в правой части имеем 3 сульфат-иона, а в левой части только один, следовательно, перед формулой серной кислоты необходимо поставить коэффициент 3:

2KMnO₄ + 5KNO₂ + 3H₂SO₄→ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5KNO₃ + H₂O.

Из полученной схемы следует, что в левой части имеем 6 атомов водорода, а в правой части только два, следователь, перед формулой воды необходимо поставить коэффициент 3:

2KMnO₄ + 5KNO₂ + 3H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5KNO₃ +3H₂O.

Проверяем полученное выражение на равенство числа атомов каждого элемента в левой и правой части. Это условие соблюдено, следовательно, реакция уравнена, и поэтому ставим между левой и правой частями знак равенства.

Контрольные вопросы и задачи

4.1. Определить степень окисления марганца в K₂MnO_4.

Ответ: +6.

4.2. Определить степень окисления хлора в KClO₄ .

Ответ: +7.

4.3. Определить степень окисления серы в K₂S.

Ответ: -2.

4.4. Определить степень окисления азота в ионе аммония NH_4.⁺ Ответ: -3.

4.5. Определить степень окисления фосфора в Na₄P₂O_7.

Ответ: +5.

4.6. Уравнять реакцию: SO₂ + Br₂+H₂O → HBr + H₂SO₄.

4.7. Уравнять реакцию: Cu + H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + H₂O.

4.8. Уравнять реакцию:

KMnO₄ + KOH → K₂MnO₄ + O₂ + H₂O.

4.9. Уравнять реакцию:

K₂Cr₂O₇ +H₂S + H₂SO₄ → Cr₂ (SO₄)₃ + S + K₂SO ₄ + H₂O.

4.10. Уравнять реакцию:

Zn + KNO₃ + KOH → K₂ZnO₂ + KNO₂ +H₂O.

4.11. Уравнять реакцию: Cl₂ + KOH → KClO₃ + KCl + H₂O.

4.12. Уравнять реакцию:

N₂H₄ + NaOH + Zn → NN₃ + Na₂ZnO₂ .

4.13. Уравнять реакцию:

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → K₂ SO₄ + MnSO₄ + O₂ + H₂O.