8.2. Составление и уравнивание окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса

При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций (ОВР) необходимо учитывать, что в реакцию вступают вещества с противоположными свойствами, т.е. окислитель и восстановитель.

Для этого нужно выяснить степень окисления реагирующих веществ и решить, какое вещество будет играть роль окислителя, а какое - восстановителя.

Пример. Будут ли реагировать между собой H₂S и НNO₃?

Найдем степень окисления серы в соединении H₂S. Она равна – 2, т.е. низшая С.О. ₁₆S^-2 …… 3s² 3p⁶ имеет на внешнем слое 8ē, поэтому может только отдавать электроны, проявляя восстановительные свойства:

S^-2 - 2ē = S⁰.

Степень окисления азота в соединении НN⁺⁵О₃ равна +5.

Электронная формула N⁺⁵ …… 2s⁰ 2p⁰.

У N⁺⁵ на внешнем слое нет электронов, поэтому частица способна только принимать электроны:

N⁺⁵ + 3ē = N⁺².

Уравнение:

H₂S + HNO₃  S + NO + Н₂О.

При подборе коэффициентов надо составить схему перехода электронов. Она выражается электронными уравнениями:

В осстановитель

Окисление S^-2 - 2ē = S⁰ 3 Коэффициенты

Окислитель для окислителя

Восстановление N⁺⁵ + 3ē = N⁺² 2 и восстановителя

^{__________________________________________________}

3S^-2 + 2N⁺⁵ = 3S⁰ + 2N⁺².

Коэффициенты находятся следующим образом. Сначала определяем общее число электронов, участвующих в реакции. Затем находим наименьшее общее кратное, которое делится на число электронов, принятых окислителем, и на число электронов, отданных восстановителем. В нашем случае оно равно 6.

В любой окислительно-восстановительной реакции число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем.

Далее проставляем эти коэффициенты перед окислителем и восстановителем, потом расставляем коэффициенты для остальных веществ, в последнюю очередь уравниваем число атомов водорода. Иногда при этом приходится ставить воду в левую часть уравнения. Проверяется правильность написания и уравнивания таких реакций по кислороду. Если число атомов кислорода в левой части и правой частях уравнения одинаково, значит коэффициенты проставлены верно.

3Н₂S + 2НNО₃ = 3S + 2NO + 4Н₂О.

Пример. Закончить уравнение реакции, составить электронные уравнения и подобрать коэффициенты:

Zn⁰ + HN⁺⁵O₃  Zn⁺²(NO₃)₂ + N⁺²O + H₂O.

Э лектронные уравнения:

Zn⁰ – 2ē = Zn⁺² 3

N⁺⁵ + 3ē = N⁺² 2

В данном случае число молекул азотной кислоты взято в избытке для связывания ионов цинка, поэтому при расстановке коэффициентов ставим их перед восстановителем в левой и правой части уравнения, а перед окислителем - только в правой части. Затем считаем число атомов азота в правой части уравнения и только тогда ставим коэффициент перед азотной кислотой:

3Zn + 8HNO₃ = 3Zn(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O.

Уравниваем водород по воде, проверяем по кислороду:

24 = 18 + 2 + 4.

ВЫВОД. Итак, при составлении и уравнивании ОВР нужно придерживаться следующих правил:

1. Найти степень окисления атомов реагирующих веществ, выделить (подчеркнуть) вещества, атомы которых меняют свою степень окисления.

2. Составить схему уравнения реакции. Воду можно дописывать в левую или правую части уравнения.

3. Написать электронные уравнения. Найти окислитель, восстановитель, указать процессы окисления и восстановления.

4. Найти коэффициенты для окислителя и восстановителя методом электронного баланса. Найти наименьшее кратное и, разделив его последовательно на число электронов, отданных восстановителем, и число электронов, принятых окислителем, определить для них коэффициент.

5. Поставить найденные коэффициенты окислителя и восстановителя в левой и правой частях уравнения.

6. Подобрать коэффициенты для остальных веществ.

7. Уравнять количество атомов водорода и проверить правильность постановки коэффициентов по кислороду.