Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Уравнения О.В.Р. имеют очень сложный характер, и их составление представляет иногда трудную задачу. Рассмотрим метод электронного баланса, при котором учитывается:

• общее число электронов отдаваемых всеми восстановителями равно общему числу электронов, присоединяемых всеми окислителями;
• одинаковое число одноименных ионов в левой и правой частях уравнения;
• число молекул воды (в кислой среде) или ионов гидроксида (в щелочной среде), если в реакции участвуют атомы кислорода.

Составление уравнений О.В.Р. легче провести в несколько стадий:

1) установление формул исходных веществ и продуктов реакции;

2. определение степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции;

1) определение числа электронов отдаваемых восстановителем и принимаемых окислителем и коэффициентов при восстановителях и окислителях;

2) определение коэффициентов при всех исходных веществах и продуктах реакции, исходя из баланса атомов в левой и правой частях уравнения.

Составим уравнение реакции окисления сульфата железа (II) перманганатом калия в кислой среде. Так как реакция протекает в кислой среде, то в левой части уравнения кроме окислителя и восстановителя должна быть кислота. Продуктами реакции являются сульфаты марганца (II), калия, железа (III) и вода.

1. Запишем схему реакции без коэффициентов

KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ = MnSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

2. Определим степени окисления элементов, исходя из вышеприведенных правил

Как видно, С.О. меняется только у марганца и железа, у первого она понижается (восстановление), у второго – повышается (окисление).

3. Определим число электронов, отдаваемых восстановителем FeSO₄ и принимаемых окислителем KMnO₄:

ак видно, Mn⁷⁺ принимает пять, а два иона Fe²⁺ отдают два электрона. Кратное число отдаваемых и принимаемых электронов равно 10. Отсюда легко найти коэффициенты перед окислителем и восстановителем в уравнении реакции

2КMnO₄ + 10FeSO₄ → 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃

4. Подведем баланс всех атомов в левой и правой частях уравнения и определим коэффициенты при всех веществах. В левой части уравнения имеются два атома калия, поэтому для баланса по калию следует записать в правую часть уравнения молекулу сульфата калия. Для уравнивания групп SO₄^-2 в левую часть уравнения необходимо записать 8 молекул H₂SO₄, а для уравнивания водорода - 8 молекул воды:

2KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ +8H₂O

Число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения одинаково, поэтому данное уравнение является законченным.