Подбор коэффициентов в О.В.Р. методом электронного баланса

_{0 +5 +2 +1}

Zn + HNO₃ Zn(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

Алгоритм.

1. Определите элементы, изменившие с.о.

2. Выпишите элементы попарно.

Zn⁰ Zn⁺²

2 N⁺⁵ 2 N⁺¹

3. Если с.о. возрастает, то электроны прибавляем (столько электронов вычитаем и прибавляем на сколько единиц меняется с.о.), укажите процессы.

Zn⁰ – 2 Zn⁺² – ок-е

в-ль

2 N⁺⁵ + 8 2 N⁺¹ – в-е

ок-ль

4. Находим Н.О.К. () и подбираем к ним дополнительные множители.

н.о.к. доп. множитель

Zn⁰ – 2 Zn⁺² – ок-е х4

в-ль 8

2 N⁺⁵ + 8 2 N⁺¹ – в-е х1

ок-ль

5. Суммируем левую часть схемы с левой, а правую – с правой, учитывая дополнительные множители.

Zn⁰ – 2 Zn⁺² – ок-е х4

в-ль 8

2 N⁺⁵ + 8 2 N⁺¹ – в-е х1

ок-ль

4 Zn⁰ + 2 N⁺⁵ 4 Zn⁺² + 2 N⁺¹

6. Переносим коэффициенты из баланса в схему реакции, учитывая, что HNO₃ является и окислителем и солеобразователем, поэтому коэффициент перед HNO₃ не переносим.

4 Zn + HNO₃ 4 Zn(NO₃)₂ + N₂O + H₂O.

7. Уравниваем число атомов в левой и правой частях схемы, начиная с металлов, затем – НеМе, Н и проверяем правильность по О.

30 = 30

4 Zn + 10 HNO₃ 4 Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5 H₂O

Подбор коэффициентов ионно-электронным методом (метод полуреакций)

Алгоритм.

1. Составляем полное и краткое ионное уравнение, помня, что коэффициенты не подобраны.

2. Выписываем попарно частицы, изменившие свой состав или заряд.

3. Среда раствора.

Кислая Щелочная Нейтральная

а) избыток кислорода в а) недостаток О в части- а) избыток О в частице

частице связываем иона- це берём из ионов связываем молекулами

ми (Н⁺) с образованием (ОН) с образованием воды с образованием

молекул воды; молекул воды; ионов (ОН);

б) недостаток О в частице б) избыток О в частице б) недостаток О в частице берём из молекул воды с связываем молекула- берём из молекул воды

образованием Н⁺. ми воды с образовани- с образованием ионов

ем ионов (ОН). (Н⁺).

4. Уравниваем число атомов каждого элемента в левой и правой частях схемы.

5. Находим суммарный заряд частиц.

6. Если заряд увеличивается, то электроны вычитаем; если заряд уменьшается, то электроны прибавляем (уравниваем заряды).

7. Находим Н.О.К.электронов и подбираем к ним дополнительные множители.

8. Складываем левую часть схемы с левой, а правую с правой, учитывая дополнительные множители.

9. Сокращаем одинаковые частицы в левой и правой частях.

10. Переносим коэффициенты в схему реакции (если для одного вещества два коэффициента, то переносим больший).

11. Проверяем по кислороду правильность составления уравнения.

Кислая среда

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

K⁺+MnO₄+2Na⁺+SO₃^2-+2H⁺+SO₄^2-Mn²⁺+SO₄^2-+2Na⁺+SO₄^2-+2K⁺+SO₄^2-+H₂O

MnO₄+SO₃^2-+2H⁺Mn²⁺+SO₄^2-+H₂O

н.о.к.

MnO₄ + 8 H⁺ + 5 Mn²⁺ + 4 H₂O х 2 (в-ие)

ок-ль 10

SO₃^2- + H₂O - 2 SO₄^2- + 2 H⁺х 5 (ок-ие)

в-ль

6 3

2 MnO₄+ 5 SO₃^2-+ 16 H⁺ + ~~5 H₂O~~ 2 Mn²⁺+5 SO₄^2-+ 8 H₂O + ~~10 H⁺~~

2 KMnO₄ + 5 Na₂SO₃ + 3 H₂SO₄ 2 MnSO₄ + 5 Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3 H₂O

Щелочная среда

KMnO₄ + Na₂SO₃ + КОН К₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

K⁺+ MnO₄+ 2 Na⁺+ SO₃^2-+ К⁺+ ОН 2 К⁺+ MnO₄^2-+ 2 Na⁺+ SO₄^2-+ H₂O

MnO₄+ SO₃^2-+ 2 H⁺ Mn²⁺+ SO₄^2-+ H₂O

н.о.к.

MnO₄ + 1 MnO₄^2- х 2 (в-ие)

ок-ль 2

SO₃^2- + 2 OН - 2 SO₄^2- + 2 H₂Ох 1 (ок-ие)

в-ль

2 MnO₄+ SO₃^2-+ 2 ОН 2 MnO₄^2- + SO₄^2-+ H₂O

13 = 13

2 KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2 KOH 2 K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Нейтральная среда

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O MnO₂ + Na₂SO₄ + KOН

K⁺+ MnO₄+ 2 Na⁺+ SO₃^2-+ H₂O MnO₂+ 2 Na⁺+ SO₄^2-+ K⁺+ OН

MnO₄+ SO₃^2- MnO₂+ SO₄^2-

н.о.к.

MnO₄ + 2 H₂O + 3 MnO₂ + 4 OH х 2 (в-ие)

ок-ль 6

SO₃^2- + H₂O - 2 SO₄^2- + 2 H⁺х 3 (ок-ие)

в-ль

1 2 ОН

2 MnO₄+ ~~4 H₂O~~ + 3 SO₃^2-+ 3 H₂O 2 MnO₂+ 3 SO₄^2-+ ~~6 H⁺~~ + ~~8 OH~~

18 = 18 ~~6 HOH~~

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

Расчёт Э.Д.С.

Количественной характеристикой окислительно-восстановительной способности является окислительно-восстановительный потенциал или стандартный электродный потенциал ( или ЕВ).

Чем больше значение , тем сильнее выражены окислительные свойства.

Чем меньше значение , тем сильнее выражены восстановительные свойства.

Э.Д.С. = _ок-ля - _в-ля

1. О.В.Р. возможна, если Э.Д.С. > 0.

2. Если Э.Д.С. < 0, то прямая реакция невозможна.

3. Если Э.Д.С. = 0, то в системе – химическое равновесие.

Возможна ли реакция: Mg + ZnSO₄ Zn + MgSO₄?

_{0 +2 0 +2}

Mg + ZnSO₄ Zn + MgSO₄

в-ль ок-ль

Zn⁺²/Zn⁰ = - 0,76 В

Mg⁺²/Mg⁰ = - 2,37 В

Э.Д.С. = - 0,76 – (- 2,37) = 1,6 В.

Т.к. Э.Д.С. > 0, то реакция возможна.

ТЕМА 11. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ (Г.Э.)

ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА (Х.И.Т.)

Г.Э. – устройство, состоящее из двух полуэлементов, в котором химическая энергия превращается в электрическую.

Полуэлемент – система, состоящая из металлической пластинки, опущенной в раствор собственной соли.

Цинковый и медный полуэлементы.

До замыкания цепи.

+ + + + + + + + Zn²⁺ + SO₄^2-

Zn/ZnSO₄ Cu/CuSO₄

Zn⁰ - 2 Zn²⁺ (1) Cu⁰ - 2 Cu²⁺ (2)

В обоих полуэлементах образуются электродные потенциалы, однако на цинке будет больший избыток электронов, т.к. он более активный металл, поэтому равновесие (1) в большей степени смещено вправо, чем равновесие (2).

Для замыкания цепи необходимы:

Проводник первого рода – металлическая проволока (для движения электронов по внешней цепи)

Проводник второго рода – стеклянная трубка, заполненная агар-агаром и KCl (электролитический мостик, по которому движутся анионы).

После замыкания цепи.