Запись исходных и конечных веществ реакции с указанием изменения степени окисления атомов выглядит так:
+6 –2 +3 0
K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + S + K2SO4
Так как вода может образоваться или расходоваться в реакциях, то ее записывают в той или иной части равенства при окончательном подсчете атомов Н и О.
На основе свойств исходных веществ и в соответствии с приведенной схемой реакции определяем окислитель (K2Cr2O7) и восстановитель (H2S). Далее составляем уравнения электронного баланса с учетом общего числа окисляющихся и восстанавливающихся атомов, входящих в формулу данного соединения. В K2Cr2O7 два атома хрома приобретают 6 электронов (восстановление), а в H2S атом серы теряет два электрона (окисление):
2Cr+6 + 6e– = 2Cr+3 1
S–2 –2e– =S0 3
Исходя из того, что число электронов, отдаваемых восстановителем, должно быть равно числу электронов, получаемых окислителем, подбираем основные коэффициенты для восстановителя (3) и окислителя (1) в уравнении реакции
(1)K2Cr2O7 + 3H2S + H2SO4 → (1)Cr2(SO4)3 + 3S + K2SO4.
Основные коэффициенты определяют и число атомов других элементов, например калия, а затем и групп SO42–. Поэтому далее проверяем число атомов каждого элемента (пока без водорода и кислорода) и устанавливаем коэффициенты для K2SO4(1) и H2SO4(4):
(1)K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 → (1)Cr2(SO4)3 + 3S + (1)K2SO4.
По числу атомов водорода в исходных веществах (14) находим число образовавшихся молекул воды (7) и дописываем уравнение реакции
K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3S + K2SO4 + 7Н2О
Правильность записи проверяем по кислороду (в левой и правой частях равенства по 23 атома).
Рассмотрим составление уравнения взаимодействия перманганата калия с соляной кислотой. KMnO4 – окислитель, HCl – восстановитель и одновременно среда, в которой протекает процесс. Поэтому в уравнении реакции целесообразно формулу соляной кислоты записать дважды:
KMnO4 + HCl + HCl ––→
окислитель восстановитель среда
Зная, что в кислой среде превращение перманганата калия сопровождается изменением степени окисления марганца от +7 до +2, запишем продукты реакции и укажем степень окисления элементов, у которых они изменяются:
+7 –1 +2 0
KMnO4 + HCl + HCl → MnCl2 + Cl2 + KCl
среда
Составим уравнения электронного баланса:
Mn+7 + 5e– = Mn+2 1 2
Cl–1 – 1e– = Cl0 5 10
Так как молекула хлора состоит из двух атомов, оба основных коэффициента удваиваются (соотношение 1:5 должно сохраниться):
2KMnO4 + 10HCl + HCl → 2MnCl2 + 5Cl2 + KCl
По числу атомов калия в KMnO4 (2) находим число молекул KCl (2) и по числу атомов хлора в правой части уравнения, не изменивших степени окисления, находим коэффициент перед HCl–средой:
2KMnO4 + 10HCl + 6HCl → 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl.
Определяем число молекул воды и окончательно записываем уравнение реакции
2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8Н2О.
Число атомов кислорода в правой и левой частях уравнения совпадают.
Таким образом, чтобы расставить коэффициенты в уравнении окислительно-восстановительной реакции, необходимо:
1. Определить окислитель и восстановитель. Составить уравнения электронного баланса.
2. Найденные коэффициенты из этого уравнения выставить в основное уравнение окислительно – восстановительной реакции.
3. Уравнять все элементы в левой и правой частях уравнения, кроме водорода и кислорода.
4. Уравнять количество атомов водорода.
5. Правильность расстановки коэффициентов в уравнении окислительно - восстановительной реакции определяется равным количеством атомов кислорода в обеих частях уравнения (баланс по кислороду).
Контрольные вопросы
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Укажите окислитель и восстановитель.
121. SnCl2 + K2Cr2O7 + H2SO4 = Sn(SO4)2 + CrCl3 + K2SO4 + H2O
KCrO2 + Br2 + KOH = K2CrO4 + KBr + H2O
122. Р + НNO3 + H2O = H3PO4 + NO
KNO2 + KMnO4 + H2SO4 = KNO3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
123. S + KMnO4 + H2SO4 = SO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
SnCl2 + K2Cr2O7 + HCl = SnCl4 + CrCl3 + KCl + H2O
124. K2SnO2 + Br2 + KOH = K2SnO3 + KBr + H2O
KCl + KMnO4 + H2SO4 = Cl2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
125. KNO2 + KClO4 = KNO3 + KCl
NaI + K2Cr2O7 + H2SO4 = I2 + Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O
126. MnO2 + KClO3 + KOH = K2MnO4 + KCl + H2O
Na2S + K2Cr2O7 + H2SO4 = S + Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O
127. H2S + HNO2 = S + NO + H2O
FeSO4 + HNO3 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + NO + H2O
128. SO2 + KMnO4 + H2O = K2SO4 + MnSO4 + H2SO4
KI + KClO3 + H2SO4 = I2 + KCl + K2SO4 + H2O
129. Al + KMnO4 = Al2O3 + MnO2 + K2O
FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
130. CrCl3 + NaClO + NaOH = Na2CrO4 + NaCl + H2O
PbS + HNO3 = S + NO + Pb(NO3)2 + H2O
131. H3PO3 + K2Cr2O7 + H2SO4 = H3PO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
MnCl2 + KClO3 + KOH = MnO2 +KCl + H2O
132. KI + KNO2 + H2SO4 = I2 + NO + K2SO4 + H2O
FeCl2 + KMnO4 + HCl = FeCl3 + MnCl2 + KCl + H2O
133. С + K2Cr2O7 + H2SO4 = СO2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
AsH3 + HNO3 = H3AsO4 + NO2 + H2O
134. PH3 + KMnO4 + H2SO4 = H3PO4 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
NaNO2 + Cl2 + NaOH = NaNO3 + NaCl + H2O
135. KBr + MnO2 + H2SO4 = Br2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
H2S + KMnO4 + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + H2O+S
136. MnS + HNO3 = S + NO + Mn(NO3)2 + H2O
Cr2O3 + KNO3 + K2CO3 = K2CrO4 + KNO2 + CO2
137. FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
KBr + H2SO4 = Br2 + SO2 + K2SO4 + H2O
138. NaI + MnO2 + H2SO4 = I2 + MnSO4 + Na2SO4 + H2O
Na2S2O3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + H2SO4 + HCl
139. FeCl3 + Br2 + KOH = K2FeO4 + KBr + KCl + H2O
NaCl + MnO2 + H2SO4 = Cl2 + MnSO4 + Na2SO4 + H2O
140. NaCrO2 + Br2 + NaOH = Na2CrO4 + NaBr + H2O
AsH3 + KMnO4 + H2SO4 = H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
141. K2S + KMnO4 + H2SO4 = S + MnSO4 + K2SO4 + H2O
NiS + KNO3 + H2SO4 = NiSO4 + K2SO4 + NO + H2O
142. K2S + K2Cr2O7 + H2SO4 = S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
Al + KClO4 + H2SO4 = Al2(SO4)3 + KCl + H2O
143. Hg + NaNO3 + H2SO4 = Hg2SO4 + NO + Na2 SO4 + H2O
Al + KNO3 + KOH + H2O = NH3 + KAlO2
144. NaI + PbO2 + H2SO4 = I2 + PbSO4 + Na2SO4 + H2O
H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 = S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
145. KBr + K2Cr2O7 + H2SO4 = Br2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
СuS + HNO3 = H2SO4 + NO2 + Cu(NO3)2 + H2O
146. FeSO4 + KClO3 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + KCl + H2O
Bi2S3 + HNO3 = H2SO4 + NO + Bi (NO3)3 + H2O
147. KI + NaNO2 + H2SO4 = I2 + NO + K2SO4 + Na2SO4 + H2O
Сo(OH)2 + Br2 + NaOH = Co(OH)3 + NaBr
148. MnO2 + KClO3 + KOH = K2MnO4 + KCl + H2O
Mn(NO3)2 + PbO2 + HNO3 = HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O
149. Zn + KMnO4 + H2SO4 = ZnSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
AsH3 + KMnO4 + H2SO4 = H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
150. KBr + MnO2 + H2SO4 = Br2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Na2SO3 + K2Cr2O7 + H2SO4 = Na2SO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O