2. Расстановка коэффициентов методом полуреакций

В отличие от метода электронного баланса, в этом методе рассматриваются только ОВР, которые протекают в водных растворах.

Нахождение коэффициентов основано на сложении электронно-ионных уравнении для процессов окисления восстановителя (одна полуреакция) и процессов восстановления окислителя (вторая полуреакция) с последующим суммированием уравнений в общее уравнение. В полуреакциях учитывается характер среды, в котором происходит та или иная реакция. Определим последовательность действий при нахождении коэффициентов:

1. Составляем схему процесса.

Для этого после написания схемы реакции в молекулярном виде записываем в ионном виде восстановитель, окислитель и продукты их взаимодействия. Сильные электролиты записываем в ионном виде, а слабые электролиты, осадки и газы – в виде молекул.

2. Записываем электронно-ионные уравнения.

Чтобы уравнять число атомов кислорода и водорода, которое может входить в состав окисляемых и восстанавливаемых ионов и молекул, необходимо включать в электронно-ионные уравнения молекулы воды и ионы водорода, если реакция протекает в кислой среде, и гидроксид-ионы, если реакция протекает в щелочной среде. При этом возможны два варианта.

I вариант

В исходных ионах (молекулах) атомов кислорода О^-2 больше, чем в получаемых ионах (молекулах). В данном варианте «лишние» атомы кислорода связываются в кислой среде с протонами с образованием молекул воды, а в нейтральной среде с молекулами воды с образованием гидроксид-ионов:

О^-2+2Н⁺ = Н₂0 (кислая среда)

ОНОН=2ОН^– (нейтральная или щелочная среда).

II вариант

Если в исходных ионах (молекулах) атомов кислорода меньше, чем в получаемых ионах (молекулах), тогда «недостающие» атомы кислорода берутся в нейтральной и кислой средах из молекул воды, а в щелочной среде из гидроксид-ионов:

Н₂О = О^-2 + 2Н⁺ (нейтральная и кислая среда);

2ОН^– = О^–2 + Н₂О (щелочная среда).

3. Составляем суммарное ионное уравнение реакции.

Для этого уравнения каждую полуреакцию умножаем на такой множитель, чтобы число электронов в процессе окисления было равно числу электронов в процессе восстановления. Затем складываем уравнения обеих полуреакций.

4. Составляем суммарное молекулярное уравнение реакции.

Для этого в левой части ионного уравнения подбираем к каждому аниону катион, а к каждому катиону – соответствующий анион. Затем такие же ионы и в той же последовательности записываем в правой части уравнения.

Рассмотрим как методом полуреакций находят коэффициенты при протекании ОВР в кислой, нейтральной и щелочной средах. Сначала – случай, когда количество атомов кислорода в исходных веществах больше, чем в продуктах реакции (пример 5), а потом – когда это количество меньше, примеры 6 и 7.

Пример 5. Расставьте коэффициенты в схеме ОВР между Na₂SО₃ и КМnО₄ в кислой среде:

Na₂SО₃ + КМnО₄ + H₂SО₄ = Na₂SО₄ + МnSО₄ + K₂SО₄ + H₂О.

Здесь степень окисления изменяется у серы и марганца.

Пример 6. Расставьте коэффициенты в схеме ОВР между Na₂SО₃ и КМnО₄ в нейтральной среде:

Na₂SО₃ + КМnО₄ + H₂О = Na₂SО₄ + МnО₂ + KОН.

Пример 7. Расставьте коэффициенты в схеме ОВР между сульфитом натрия и перманганатом калия в сильно щелочной среде:

Na₂SО₃ + КМnО₄ + NaOHNa₂SО₄ + K₂МnО₄ + Na₂МnО₄ +H₂O.