Тема: «Метод электронного баланса для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций»

Урок 52 Лекция

Цель: научиться уравнивать коэффициенты при составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций используя метод электронного баланса.

Окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов - окисления и восстановления. В этих реакциях число электронов, отдаваемых восстановителями, равно числу электронов, присоединяемых окислителями. При этом независимо от того, переходят ли электроны с одного атома на другой полностью или лишь частично, оттягиваются к одному из атомов, условно говорят только об отдаче или присоединении электронов.

Метод электронного баланса основан на сравнении степеней окисления в исходных и конечных веществах, когда известны все исходные вещества и продукты реакции. Этот метод используют при расстановке коэффициентов. И данным методом действительно удобно пользоваться и в неорганической и органической химии, конечно, если даны полные схемы реакций.

Алгоритм составления уравнений ОВР методом электронного баланса.

1. Записать схему реакции:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O → MnO₂↓ + Na₂SO₄ + KOH

2. Определить, атомы, каких элементов изменяют степень окисления: (для данного уравнения – это марганец и сера)

KMn⁺⁷O₄ + Na₂S⁺⁴O₃ + H₂O → Mn⁺⁴O₂↓ + Na₂S⁺⁶O₄ + KOH

3. Составить электронные уравнения процессов окисления и восстановления:

Mn⁺⁷ + 3ē = Mn⁺⁴

S⁺⁴ - 2ē = S⁺⁶

4. Умножить полученные электронные уравнения на наименьшие множители для установления баланса по электронам: (для данного уравнения он равен 6)

s TI/BTsMwEETvSPyDtUjcqE3apiTEqUqlijMtl96ceEki4nWI3Tb8fZcTPY5mNPOmWE+uF2ccQ+dJ w/NMgUCqve2o0fB52D29gAjRkDW9J9TwiwHW5f1dYXLrL/SB531sBJdQyI2GNsYhlzLULToTZn5A Yu/Lj85ElmMj7WguXO56mSiVSmc64oXWDLhtsf7en5yGw7tTUxW7LdLPSm2Ob8uUjkutHx+mzSuI iFP8D8MfPqNDyUyVP5ENoteQZPMFRzWs+AH7SbbIQFQa0mwOsizk7YHyCgAA//8DAFBLAQItABQA BgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1s UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALwEAAF9yZWxzLy5yZWxz UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAEz9o6ztAQAA5QMAAA4AAAAAAAAAAAAAAAAALgIAAGRycy9lMm9Eb2Mu eG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAGhzSp3cAAAACAEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAARwQAAGRycy9kb3du cmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAABQBQAAAAA= " strokecolor="black [3200]" strokeweight=".5pt"> Mn⁺⁷ + 3ē = Mn⁺⁴ 2

S⁺⁴ - 2ē = S⁺⁶ 3

5. Перенести множители из электронных уравнений в молекулярное уравнение реакции:

2 KMnO₄ + 3 Na₂SO₃ + H₂O → 2 MnO₂↓ + 3 Na₂SO₄ + 2 KOH

6. Проверить выполнение закона сохранения массы (число атомов каждого элемента в левой и правой части уравнения должно быть одинаковым) и, если требуется, ввести новые или изменить полученные коэффициенты:

Перманганата калия KMnO₄ обладает высокой окислительной способностью.

Кроме перманганата калия окислительной способностью обладают и другие вещества.

1) H₂SO₄ (разбавленная), окислитель Н⁺¹

Продукт восстановления металлом, стоящим в ряду напряжения до водорода, – Н₂.

Например,

H₂SO₄ (разб.) + Zn —> ZnSO₄ + H₂ ,

H₂SO₄ (разб.) + Cu не реагирует.

 

2) H₂SO₄ (концентрированная), окислитель S⁺⁶

В зависимости от активности металла продукты восстановления концентрированной H₂SO₄ разные: H₂S; S; SO₂. Продукт восстановления зависит также и от концентрации кислоты

 

3) HNO₃, окислитель N⁺⁵

Концентрированная HNO₃ пассивирует такие металлы, как Fe, Cr, Al, что связано c образованием на поверхности этих металлов тонкой, но очень плотной оксидной пленки.

Au и Pt не реагируют с HNO₃, но эти металлы растворяются в «царской водке» – смеси концентрированных соляной и азотной кислот в соотношении 3: 1.

Например:

Au + 3HCl (конц.) + HNO₃ (конц.) = AuCl₃ + NO + 2H₂O.

 

4) К₂Сr₂O₇ в кислой среде восстанавливается до Cr³⁺

в нейтральной среде до Сr₂O₃

в щелочной среде до CrO₄^2-

 

Выполните тест

1. Какой из неметаллов является сильным окислителем? (1 балл)

1) фтор 2) сера 3) кислород 4) кремний

2. В каком из перечисленных соединений атом серы находится в степени окисления +6

(1 балл)

1) FeSO₃ 2) S 3) SO₂ 4) К₂SO₄

3. Степень окисления серы в сульфате натрия равна (1 балл)

1)+6 2)+4 3)0 4)-2

4. В каком из приведенных реакций атом хлора выступает в роли восстановителя (2 балла)

1) Cu + Cl₂ = CuCl₂

2) HCl + NaOH = NaCl + H₂O

3) HCl + MnO₂= MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

4) Cl₂ + H₂= HCl

5. Выберите уравнение реакции, в котором элемент углерод является окислителем. (2 балла)

1) 2С + O₂ = 2CO

2) CO₂ + 2Mg = 2MgO + C

3) CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

4) C + 2H₂SO₄ = CO₂ + 2H₂O + 2SO₂

6. Используя метод электронного баланса уравняйте коэффициенты в уравнении реакции:

(3 балла)

PbS + H₂O₂ → PbSO₄ + H₂O

Определите окислитель и восстановитель.

 

 

Критерии оценивания:

Баллов «5»

Баллов «4»

Баллов «3»