Метод полуреакций для уравнивания овр




НазваниеМетод полуреакций для уравнивания овр
Дата публикации24.08.2013
Размер89,9 Kb.
ТипДокументы
pochit.ru > Математика > Документы
 Вовочка спрягает французские глаголы уравнивает окислительно-восстановительные реакции. На уравнивание одной окислительно-восстановительной реакции у Вовочки уходит 25 минут. После каждой уравненной окислительно-восстановительной реакции время, затрачиваемое на уравнивание следующей, уменьшается на 10 секунд. Успеет ли Вовочка научиться уравнивать окислительно восстановительные реакции за 2 минуты до начала вступительных экзаменов в ВУЗы, если сегодня 8 апреля, а больше 3 окислительно-восстановительных реакций в день Вовочка уравнивать физически не может?

^ Метод полуреакций для уравнивания ОВР.

Метод полуреакций является удобным и универсальным методом уравнивания окислительно-восстановительных реакций. Методом полуреакций можно уравнять даже такие реакции, которые крайне сложно уравнять другими методами (см. примеры в конце). Прелесть метода заключается в том, что именно в форме полуреакций записаны справочные данные по стандартным электродным потециалам. А это значит, что большинство необходимых полуреакций можно брать прямо из справочников!

Алгоритм.
Вспомним, что такое степень окисления, окислитель и восстановитель.
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Руководствуясь здравым смыслом и значениями электроотрицательностей, определим степени окисления каждого элемента в каждом соединении в левой и правой частях уравнения. У нас должна получиться такая картина:
Fe0 → Fe+2 - элемент потерял электроны, повысил степень окисления (окислился);
H+1 → H0 - элемент получил электроны, понизил степень окисления (восстановился);
Cl-1 → Cl-1 - степень окисления элемента не изменилась.
^ Полуреакцией восстановления называется реакция, описывающая превращение элемента-окислителя, записанная в ионном виде:
2H+ +2e- = H2
Полуреакцией окисления называется реакция, описывающая превращение элемента-восстановителя, записанная в ионном виде:
Fe = Fe2+ + 2e-
Суммарное уравнение и является уравнением ОВР, записанном в ионном виде. При "сложении" полуреакций окисления и восстановления каждую полуреакцию следует умножить на соответствующий коэффициент таким образом, чтобы в левой и правой части уравнения было одинаковое количество электронов. В данном случае и в левой, и в правой части по два электрона, поэтому умножать не нужно. (Точнее, эти коэффициенты равны единице).
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 - уравнение ОВР в ионном виде. Для перехода в стандартный вид добавим противоионы - в нашем случае хлорид-ионы Cl-.
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Рассмотрим более сложный пример. Задание: уравнять реакцию окисления перекиси водорода перманганатом калия в кислой среде:
H2O2 + KMnO4 + H2SO4 = O2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Полуреакция восстановления составляется таким образом, чтобы ион-окислитель (MnO4-) любой ценой превратился в ион-продукт (Mn2+). Избыточный кислород из иона-окислителя должен оказаться в правой части полуреакции в виде воды.
MnO4- (...) Mn2+ + H2O
Поскольку превращение протекает в кислой среде, для этого следует добавить соответствующее количество протонов:
MnO4- + 8H+ (...) Mn2+ + 4H2O
^ По разнице зарядов в левой и правой частях находим число электронов. Не забываем, что электроны заряжены отрицательно! Сумма зарядов слева = +7, сумма зарядов справа = +2, следовательно, в левую часть нужно добавить 5 электронов, что соответствует переходу марганца из степени окисления +7 в степень окисления +2:
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O

Аналогично с полуреакцией окисления. Следует помнить понятие силы электролита. Слабые электролиты, такие как H2O2, в растворе будут находиться в молекулярном виде. Избыточный водород превращается в протоны, а недостаток кислорода, если таковой имеется, восполняется из воды, которая также превращается в протоны (см. примеры ниже).
H2O2 = O2 + 2H+ + 2e-
Для избавления от электронов умножим полуреакцию восстановления на 2, а полуреакцию окисления на 5. Очевидна ли связь с понятием наименьшего общего кратного? Слева и справа получается по 10 электронов. Ура!
2 || MnO4- + 8H+ + 5e-= Mn2+ + 4H2O
5 || H2O2 = O2 + 2H+ + 2e-
___________________________________________________________
5H2O2 + 2MnO4- + 16H+ + 10e- = 5O2 + 2Mn2+ + 8H2O + 10H+ + 10e-
В обоих частях уравнения оказались протоны, но это легко исправить!
5H2O2 + 2MnO4- + 16 6H+ = 5O2 + 2Mn2+ + 8H2O + 10H+
Мы получили краткое ионное уравнение ОВР. Теперь добавим противоионы так, чтобы суммарный заряд в обоих частях уравнения был равен нулю, и получим полное ионное уравнение ОВР. Если до этого по ходу решения не было ошибок, это действие будет элементарным:
5H2O2 + 2K+ + 2MnO4- + 6H+ + 3SO42- = 5O2 + 2Mn2+ +2K+ 3SO42- + 8H2O
И, наконец, цель достигнута!
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5O2 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
Теперь рекомендуется проверить правильность уравнивания реакций. Для этого проще всего посчитать количество атомов кислорода в левой (5•2+2•4+3•4=30) и правой (5•2+4+2•4+8=30) частях уравнения и убедиться, что они равны. Для полной уверенности можно пересчитать и атомы водорода: (5•2+3•2=16=8•2). В некоторых случаях подсчёт атомов кислорода может показаться затруднительным.
^ Проверьте уравнение:
6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O
Пересчитаем сульфатные остатки: 6+7=13, 9+1+3=13. 7 атомов кислорода из бихромата превратились в 7 молекул воды. Всё сходится!

^ Уравнивание сложных реакций.
С помощью сложных реакций можно уравнять... всё, что угодно, бумага стерпит. [в Аванте был пример выдуманной реакции с каким-то карбамидно-тиоцианатным комплексом хрома, с коэффициентами под 1000. Подсмотрите, пожалуйста?]. Метод особенно хорош для уравнивания реакций окисления органических веществ.
Окисление этилбензола в бензойную кислоту (Ph = C6H5, остаток бензола. Раз в реакции он не участвует, зачем ему нас смущать своими лишними углеродами и водородами?). Попробуйте уравнять методом электронного баланса:
PhC2H5 + KMnO4 + H2SO4 = PhCOOH + CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Ну как? И тут, весь в белом, появляется метод полуреакций. Полуреакцию восстановления мы уже видели, а полуреакция окисления в кислой среде составляется по простому принципу "недостаток кислорода - из воды, лишний водород - в протоны". Получаем:
12 || MnO4- + 8H+ + 5e-= Mn2+ + 4H2O
  5 || PhC2H5 + 4H2O = PhCOOH + CO2 +12H+ + 12e- ___________________________________________________

5PhC2H5 + 12MnO4- + 96H+ + 20H2O = 5PhCOOH + 5CO2 + 12Mn2+ + 48H2O + 60H+
5PhC2H5 + 12KMnO4 + 18H2SO4 = 5PhCOOH + 5CO2 + 6K2SO4 + 12MnSO4 + 28H2O

Окисление перфторнафталина (октафторнафталина, C10F8) 100%-й азотной кислотой в перфторфталевый ангидрид (тетрафторфталевый ангидрид, C8F4O3:
10 || NO3- + 2H+ + e- = NO2 + H2O
  1 || C10F8 + 7H2O = C8F4O3 + 2CO2 + 4F- + 14H+ + 10e-____________________________________________________________

C10F8 + 7H2O + 10NO3- 20H+ = C8F4O3 + 2CO2 + 10NO2 + 4F- + 14H+ + 10H2O
C10F8 + 10HNO3 = C8F4O3 + 2CO2 + 10NO2 + 4HF + 3H2O

Полное окисление полипиррольной смолы (приблизительная формула C4H3N) хромпиком (раствор бихромата калия в концентрированной серной кислоте; приблизительная формула K2Cr3O10). Используется для отмывания химической посуды от этой самой смолы:
38 || Cr3O102- + 20H+ + 9e- = 3Cr3+ + 10H2O
  9 || 2C4H3N + 16H2O = 8CO2 + N2 + 38H+ + 38e-
____________________________________________________________
18C4H3N + 38Cr3O102- + 760H+ + 144H2O = 72CO2 + 9N2 + 114Cr3+ + 342H+ + 380H2O
18C4H3N + 38K2Cr3O10 + 209H2SO4 = 72CO2 + 9N2 + 38K2SO4 + 57Cr2(SO4)3 + 236H2O

^ Полуреакции восстановления некоторых веществ.
MnO4- + 8H+ + 5e-= Mn2+ + 4H2O (кислая среда, Mn+7 → Mn+2);
MnO4- + 4H+ + 3e- = MnO2 + 2H2O (нейтральная среда, Mn+7 → Mn+4);
MnO4- + e- = MnO42- (щелочная среда, Mn+7 → Mn+6);

Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O (Cr+6 → Cr+3)
CrO42- + 4H2O + 3e-= [Cr OH)6]3- + 2OH- (то же; не забываем про равновесие 2CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O)

2XO3- + 10H+ + 10e- = X2 + 5H2O (X+5 → X0) (X = Cl, Br, I)
X2 + 2e- = 2X- (X = Cl, Br, I)

2H+ +2e- = H2 (H+ → H0)
SO42- + 4H+ + 2e- = SO2 + 2H2O (S+6 → S+4)
SO42- + 8H+ + 6e- = S + 4H2O (S+6 → S0)
NO3- + 2H+ + e- = NO2 + H2O (N+5 → N+4)
NO3- + 4H+ + 3e- = NO + 2H2O (N+5 → N+2)
2NO3- + 12H+ + 10e- = N2 + 6H2O (N+5 → N0)

Похожие:

Метод полуреакций для уравнивания овр iconА25. Реакции окислительно-восстановительные. Коррозия металлов и способы защиты от нее. Овр
Овр протекают с изменением степени окисления элементов. К овр относятся все реакции замещения и те реакции соединения и разложения,...
Метод полуреакций для уравнивания овр iconИдеализация, знаковое моделирование, формализация, метод мысленного...
Научный метод – это система регулятивных принципов и приемов, с помощью которых достигается объективное познание действительности,...
Метод полуреакций для уравнивания овр iconДля развития самостоятельности мышления, исследовательских умений,...
Словесный метод: при формировании теоретических и фактических знаний и решений всех других задач обучения
Метод полуреакций для уравнивания овр iconПроектная деятельность как условие развития творческих способностей...
Метод проектов не является принципиально новым в мировой педагогике. Этот метод возник во второй половине X ix века в школах США...
Метод полуреакций для уравнивания овр iconНормативный метод государственного регулирования
Данный метод основан на использовании различных видов нормативов – технических, технико-экономических, экономических, социальных...
Метод полуреакций для уравнивания овр iconМетод проектов: история и теория вопроса
Метод проектов широко известен и издавна используется в мировой педагогической практике. Впервые он был описан в книге «Метод проектов»...
Метод полуреакций для уравнивания овр iconКейс-метод как инструмент формирования компетентностей
Немаловажно то, что по-настоящему инновационные педагогические технологии изначально строятся на компетентностном подходе и нацелены...
Метод полуреакций для уравнивания овр icon«Мораль»
Методы: словесный, частично поисково-исследовательский, метод сравнительного анализа, метод гипотез
Метод полуреакций для уравнивания овр iconВопросы к зачету по курсу «Возрастная психология»
П. Я. Гальперин Метод «срезов» и метод поэтапного формирования в исследовании детского мышления
Метод полуреакций для уравнивания овр iconВопросы к экзамену по курсу «Возрастная психология»
П. Я. Гальперин Метод «срезов» и метод поэтапного формирования в исследовании детского мышления
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
pochit.ru
Главная страница