Составление уравнений реакций, протекающих в нейтральной среде

Допишите методом электронно-ионного баланса уравнение реакции, молекулярно-ионная схема которой

KMnO₄ + MnSO₄ + H₂O ® MnO₂ + …

Решение.

1. Рассчитывают степени окисления атомов тех элементов, которые ее изменяют, определяют окислитель, восстановитель и среду:

Отсутствие сильной кислоты или щелочи в левой части уравнения указывает на то, что реакция проходит в нейтральной среде.

2. Составляют ионную схему реакции

К⁺ + MnO₄^¯+ Mn²⁺ + SO₄^2–+ Н₂О ® MnO₂ +...,

выделяют окислительно-восстановительные пары

Mn²⁺ ® MnO₂

MnO₄^¯ ® MnO₂.

3. Составляют уравнения полуреакций.

Уравнивают число атомов кислорода, а затем водорода (среда нейтральная, в левой части уравнений – только молекулы Н₂О, в правой – ионы Н⁺ и ОН^¯).

Mn²⁺ + 2Н₂О ® MnO₂ + 4Н⁺

MnO₄^¯ + 2Н₂О ® MnO₂ + 4ОНˉ.

4. Определяют число отданных и принятых электронов, дописывают уравнения полуреакций:

Mn²⁺ + 2Н₂О - 2ē = MnO₂ + 4Н⁺

MnO₄^¯ + 2Н₂О + 3ē = MnO₂ + 4ОНˉ.

5. Определяют множители для уравнивания числа отданных и принятых электронов, затем суммируют уравнения полуреакций с учетом найденных множителей:

Mn²⁺ + 2Н₂О - 2ē = MnO₂ + 4Н⁺ 3

MnO₄^¯ + 2Н₂ О + 3ē = MnO₂ + 4ОН^¯ 2

3Mn²⁺ + 6Н₂О + 2MnO₄^¯ + 4Н₂О ® 3MnO₂ + 2MnO₂ + 8ОН^¯ + 12Н⁺.

6. Приводят подобные, предварительно объединив ионы Н⁺ и ОН^¯ в правой части уравнения в молекулы Н₂О:

3Mn²⁺ + 6Н₂О + 2MnO₄^¯ + 4Н₂О ® 3MnO₂ + 2MnO₂ + 12Н⁺ + 8ОН^¯,

8Н₂О + 4Н⁺

получают краткое ионное уравнение

3Mn²⁺ + 2MnO₄^¯+ 2Н₂О ® 5MnO₂ + 4Н⁺.

7. Дописывают в левую часть противоионы, а затем те же противоионы добавляют к ионам правой части, группируя их с учетом формул веществ:

3Mn²⁺ + 2MnO₄^¯ + 2Н₂О ® 5MnO₂ + 4Н⁺.

3SO₄^2- 2K⁺ 2SO₄^2- 2K⁺ + SO₄^2–

8. Составляют молекулярное уравнение реакции:

3MnSO₄ + 2KMnO₄ + 2Н₂О = 5MnO₂ + 2Н₂SO₄ + K₂SO₄

Проверка баланса атомов кислорода

3·4 + 2·4 + 2 = 5·2 + 2·4 + 4

22 22

подтверждает правильность расстановки коэффициентов.

Окислительно-восстановительные потенциалы.

Направление ОВР

В каждой ОВР участвуют две окислительно-восстановительные пары.

ОВР: Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu, (1)

восст-ль окисл-ль

Окислительно-восстановительные пары:

Zn — Zn²⁺

В ходе ОВР электроны переходят от одной пары к другой.

Каждая пара имеет потенциальную возможность принимать и отдавать электроны. Так в реакции

Mg + ZnSO₄ = MgSO₄ + Mg, (2)

В отличие от реакции (1), электроны переходят к паре, содержащей цинк:

Mg — Mg ²⁺

Мерой окислительно-восстановительной способности данной пары является окислительно-восстановительный или электродный потенциал, который обозначают , где Ок-окисленная форма, Вс-восстановленная форма данной пары (например, , ). Размерность потенциала – Вольт. Стандартные потенциалы большого числа окислительно-восстановительных пар приведены в справочных таблицах. Следует отметить, что за нуль принят стандартный окислительно-восстановительный потенциал пары Н⁺/Н₂, .