Как составить коэффициенты методом электронного баланса

в реакции меди с разбавленной азотной кислотой кислота расходуется на ОВР и на образование нитрата:

HNO3¯+Cu→Cu(NO3)2¯+NO¯+H2O.

2. Составим электронный баланс:

Cu0−2e_→Cu+2|2|×3−окисление;N+5+3e_→N+2|3|×2−восстановление.

3. Переносим полученные коэффициенты в схему реакции: (3) — перед формулами меди и нитрата меди((II)), (2) — перед формулой оксида азота, (2 + 6 = 8) — перед формулой азотной кислоты ((6) молекул кислоты необходимы для образования соли):

8HNO3+3Cu→3Cu(NO3)2+2NO+H2O.

4. Определяем коэффициент перед формулой воды:

8HNO3+3Cu=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O.

Алгоритм метода:

Краткий алгоритм:

Шаг 1: 

а) находим “простые” степени окисления

б) находим “сложные” степени окисления

Шаг 2: 

Переписываем уравнение со степенями окисления. Подчеркиваем РОЗОВЫМ все элементы, которые меняют степень окисления ВО ВСЕХ СОЕДИНЕНИЯХ, где они присутствуют. Если видим, что элемент работает в двух ролях, дублируем в формуле соединения для каждой роли.

Шаг 3:

а) Рисуем “образец” картинки для Н2О

б) Рисуем картинку для текущей реакции. Определяем окислитель и восстановитель

в) Разрешаем все роли в реакции: ОКИСЛИТЕЛЬ, ВОССТАНОВИТЕЛЬ, НЕЙТРАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (если есть)

Шаг 4: 

Составляем уравнения электронного балланса (с описанием роли в начале строки). подчеркиваем ВНУТРЕННИЕ коэффициенты

Шаг 5:

Отчеркиваем черту справа. Первая колонка – количество электронов в реакции. Вторая – общее число. Третья – приведенные коэффициенты

Шаг 6:

а) ставим коэффициенты около веществ, участвующих в роли окислителя и восстановителя, учитывая внутренние. Фиксируем эти коэффициенты.

б) Ставим коэффициенты у “простых” веществ: сначала у “необычных” веществ, потом у “минимальных” (Н, О).

в) 

_____________________________

Пример 1

Даны компоненты реакции:

Ag + HNO₃ → AgNO₃ + NO + H₂O

Шаг 1. 

Определим известные степени окисления по правилам 

Ag⁰ + H⁺¹N O^-2₃ → Ag N O^-2₃ + N O^-2 + H⁺¹₂O^-2 

Используя правило 0 заряда молекул, найдем следующие степени окисления:

найдем степень оксиления N:

H⁺¹N⁺⁵O^-2_{3 ,}

_{Зная, что} N⁺⁵ 

^{Найдем степень окисления} Ag 

 Ag⁺¹N⁺⁵O^-2₃

_{Шаг 2.}

^{Видим, что N работает в двух ролях, поэтому разбиваем эти роли:}

Ag⁰ + H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ → Ag⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + N⁺²O^-2 + H⁺¹₂O^-2

^{Шаг 3.}

^{Вспоминаем картинку для определения ролей:} 

Рисуем картинку для наших веществ, смотрим направление стрелок, вычисляем окислитель и восстановитель:

Определяем роли в формуле:

Ag⁰ + H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ → Ag⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + N⁺²O^-2 + H⁺¹₂O^-2

Шаг 4:

Составляем уравнения электронного балланса:

Восстановитель:    Ag⁰ – 1e = Ag⁺¹  
Окислитель:          N⁺⁵ +3e = N⁺² 

Шаг 5:

_{Отчеркиваем вертикальной чертой, и пишем количество электронов, находим наименьшее общее кратное:}

Восстановитель:    Ag⁰ – 1e = Ag⁺¹   | 1     3

                                                    |    3
Окислитель:          N⁺⁵ +3e = N⁺²    | 3     1

Шаг 6:

Начинаем уравнивать. Сначала пишем 3 для Ag и 1 для N-окислителя:

3 Ag⁰ + 1 H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ → 3 Ag⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + 1 N⁺²O^-2 + H⁺¹₂O^-2

Далее мы можем трогать только те части, которые не задействованы в окислении – восстановлении

Справа больше N

3 Ag⁰ + 1 H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + 3 H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ → 3 Ag⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + 1 N⁺²O^-2 + H⁺¹₂O^-2

^{Слева больше H}

3 Ag⁰ + 1 H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + 3 H⁺¹N⁺⁵O^-2₃ → 3 Ag⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + 1 N⁺²O^-2 + 2 H⁺¹₂O^-2

Составляем таблицу с элементами:

_{Убеждаемся, что все совпало}

_{Приводим реакцию в окончательный вид, складывая одинаковые вещества:}

3Ag + 4HNO₃ = 3AgNO₃ + NO + 2H₂O 

Проверяем, что все коэффициенты не имеют общего делителя!

Пример 2:

Дано уравнение

Cl₂ + KOH = KCl + KClO₃ + H₂O

Cl⁰₂ + K⁺¹O^-2H⁺¹ → K⁺¹Cl^-1 + K⁺¹Cl⁺⁵O^-23 + H⁺¹₂O^-2 

Видим, что Cl работает в двух ролях, поэтому разбиваем эти роли:

Cl⁰_{2 +} Cl⁰₂ + K⁺¹O^-2H⁺¹ → K⁺¹Cl^-1 + K⁺¹Cl⁺⁵O^-23 + H⁺¹₂O^-2 

5 Cl⁰_{2 + 1} Cl⁰₂ + K⁺¹O^-2H⁺¹ → 2*5 K⁺¹Cl^-1 + 2*1 K⁺¹Cl⁺⁵O^-23 + H⁺¹₂O^-2 

5 Cl⁰_2 + 1 Cl⁰₂ + 12 K⁺¹O^-2H⁺¹ → 2*5 K⁺¹Cl^-1 + 2*1 K⁺¹Cl⁺⁵O^-23 + H⁺¹₂O^-2 

Слева больше Н и О

Складываем одинаковые вещества:

6 Cl_{2 +} 12 KOH → 10 KCl + 2 KClO3 + 6 H₂O

 Проверяем, что все коэффициенты не имеют общего делителя!

Находим общий делитель – 2. Делим:

3Cl₂ + 6KOH = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

источники примеров: 

http://profmeter.com.ua/communication/learning/course/course6/lesson326/ – пример №1 (пр. А)

http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/zadachi-k-razdelu-okislitelno-vosstanovitelnye-reakcii.html – пример №2 (из задачи 5)

Делаем на занятии 

KClO₃ = KCl + KClO₄

Zn + HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

Zn + H₂SO_4(конц) = ZnSO₄ + SO₂ + H₂O

(ответ http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/zadachi-k-razdelu-okislitelno-vosstanovitelnye-reakcii.html)

HCl + MnO₂ Cl₂ + MnCl₂ + H₂O

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ S + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

(ответ http://www.alhimikov.net/elektronbuch/Page-28.html)

Метод электронного баланса в доступном изложении

Суть метода электронного баланса заключается в: 

Как это выглядит на практике, рассмотрено на примере задач по шагам.

Задача.
Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схемах следующих окислительно-восстановительных реакций с участием металлов:

а) Ag + HNO₃ → AgNO₃ + NO + H₂O
б) Ca +H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂S + H₂O
в) Be + HNO₃ → Be(NO₃)₂ + NO + H₂O

Решение.
Для решения данной задачи воспользуемся правилами определения степени окисления.

Применение метода электронного баланса по шагам. Пример “а” 

Составим электронный баланс для каждого элемента реакции окисления Ag + HNO₃ → AgNO₃ + NO + H₂O.

Шаг 1. Подсчитаем степени окисления для каждого элемента, входящего в химическую реакцию.

Ag. Серебро изначально нейтрально, то есть имеет степень окисления ноль.

Степень окисления водорода +1, кислорода -2, следовательно, степень окисления азота равна: 

0 – (+1) – (-2)*3 = +5 

Из полученного уравнения с указанными степенями окисления, мы видим несбалансированность по сумме положительных и отрицательных степеней окисления отдельных элементов. 

Шаг 3. Запишем их отдельно в виде электронного баланса – какой элемент и сколько теряет или приобретает электронов:
(Необходимо принять во внимание, что элементы, степень окисления которых не изменилась – в данном расчете не участвуют) 

Ag⁰ – 1e = Ag⁺¹ 
N⁺⁵ +3e = N⁺² 

Серебро теряет один электрон, азот приобретает три. Таким образом, мы видим, что для балансировки нужно применить коэффициент 3 для серебра и 1 для азота. Тогда число теряемых и приобретаемых электронов сравняется.

Шаг 4. Теперь на основании полученного коэффициента “3” для серебра, начинаем балансировать все уравнение с учетом количества атомов, участвующих в химической реакции.

0
 

 Полный список степеней окисления элементов |

Описание курса

| Тесты (2)