Овр как сделать баланс
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 18.09.2024
Задача.
Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схемах следующих окислительно-восстановительных реакций с участием металлов:
Решение.
Для решения данной задачи воспользуемся правилами определения степени окисления.
Применение метода электронного баланса по шагам. Пример "а"
(в сумме, опять же, получим ноль, как и должно быть)
Теперь перейдем ко второй части уравнения.
Для AgNO3 степень окисления серебра +1 кислорода -2, следовательно степень окисления азота равна:
Для NO степень окисления кислорода -2, следовательно азота +2
Для H2O степень окисления водорода +1, кислорода -2
Шаг 2. Запишем уравнение в новом виде, с указанием степени окисления каждого из элементов, участвующих в химической реакции.
Ag 0 + H +1 N +5 O -2 3 → Ag +1 N +5 O -2 3 + N +2 O -2 + H +1 2O -2
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)
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.
- В первоначальном уравнении перед Ag ставим тройку, что потребует такого же коэффициента перед AgNO3
- Теперь у нас возник дисбаланс по количеству атомов азота. В правой части их четыре, в левой - один. Поэтому ставим перед HNO3 коэффициент 4
- Теперь остается уравнять 4 атома водорода слева и два - справа. Решаем это путем применения коэффииента 2 перед H2O
Пример "б"
Для H2SO4 степень окисления водорода +1 кислорода -2 откуда степень окисления серы 0 - (+1)*2 - (-2)*4 = +6
Для CaSO4 степень окисления кальция равна +2 кислорода -2 откуда степень окисления серы 0 - (+2) - (-2)*4 = +6
Для H2S степень окисления водорода +1, соответственно серы -2
Ca 0 +H +1 2S +6 O -2 4 → Ca +2 S +6 O -2 4 + H +1 2S -2 + H +1 2O -2
Ca 0 - 2e = Ca +2 (коэффициент 4)
S +6 + 8e = S -2
Пример "в"
Для Be(NO3)2 степень окисления бериллия +2, кислорода -2, откуда степень окисления азота ( 0 - (+2) - (-2)*3*2 ) / 2 = +5
Be 0 + H +1 N +5 O -2 3 → Be +2 (N +5 O -2 3)2 + N +2 O -2 + H +1 2O -2
Be 0 - 2e = Be +2 (коэффициент 3)
N +5 +3e = N +2 (коэффициент 2)
Вы хотите познавать химию и профессионально, и с удовольствием? Тогда вам сюда! Автор методики системно-аналитического изучения химии Богунова В.Г. раскрывает тайны решения задач, делится секретами мастерства при подготовке к ОГЭ, ЕГЭ, ДВИ и олимпиадам
Не хотела я создавать лирическую часть для этой статьи. Почему? Сегодня я планирую научить вас профессионально писать окислительно-восстановительные реакции. Поэтому отключила мобильную связь с Карлсоном и химичкой Фрекен Бок, не общаюсь с воспитанной Сири и наглой, острой на язык, Алисой (которая из Яндекса), не пишу другой Алисе (которая из Страны Чудес). Оставила только астральную связь для любимых муз. Они не мешают. Наоборот, усевшись на плечо, ласково щекочут ушко теплыми комплементами с ароматом лепестков роз.
Мои планы нарушило. Впрочем, все по-порядку. Не успела я выпить чашечку кофе, как из балконной двери вылез. таракан! Он был огромный, жирный и невероятно вонючий! Таракан заорал на меня человеческим голосом: "Спинка не чешется?! Крылышки за спиной не растут?! Почему у тебя такая чистота в доме?! Ни одного объедка?! Ни одной какашки?! Мне, таракану на ставке и на пол-ставки слизню, поживиться нечем?!" И он выпустил коричневое облако такого едкого и вонючего амбре, что музы едва не попадали с моих плеч. Я их буквально за ноги удержала.
Да. Дела. Судя по зловонию, таракан, действительно, питается чем-попало. Никто о нем не заботится, а в приличные дома - не пускают. Музы сразу вынесли вердикт: "Дави его справа!". Я спросила у таракана: "Тебя как устроит, пожизненная изоляция, или - в зоопарк, гостей веселить? Обещаю кормить нормальной едой. Летом вымою в пруду". Его ответ меня уже не интересовал. В собственном доме - я хозяйка и делаю, что хочу в пределах нормы реакции . И я отправила таракана в персональный зоопарк. Буду заходить к нему в клетку, иногда палочкой потыкаю, чтобы пошевелить. А чем еще заняться репетитору в свободное от статей время?
Прочитали? Оживились? Не удивляйтесь, но таракан помог нашему мозгу выработать оптимальную порцию нейромедиатора норадреналина - "гормона хищников”, ярости и … гениальности , который вызывает активацию организма, усиливает кровообращение, ускоряет процесс понимания, запоминания и принятия решений. Теперь, самое время приступить к изучению технологии написания ОВР. Итак, поехали!
В статье "Как?! Вы до сих пор не умеете писать ОВР?! Я вас научу! 9.1 Кто вы, господа окислители и восстановители?" я рассказала об окислителях и восстановителях и предложила выучить три продукта окислителя-перманганата (в зависимости от реакции среды).
Если вы готовы продолжить увлекательное путешествие в храм ОВР - милости прошу, буду вашим проводником. Сегодня разберем основы написания ОВР профессиональным методом полуреакций , в который я внесла небольшие авторские штрихи. Как всегда, учим технологию и набираемся опыта на конкретной реакции.
Задание
К подкисленному серной кислотой раствору перманганата калия добавили сульфит калия. Произошло обесцвечивание раствора. Напишите реакцию, протекающую в растворе.
1. Выпишем формулы участников реакции и запишем реакции диссоциации для каждого участника - сильного электролита. Зачем это нужно? Поскольку ОВР протекает в растворе, следует показать реальных участников процесса (молекулы или ионы). Набор реакций диссоциации также пригодится позже, на этапе учета ионов-неучастников ОВР (такие тоже есть) и составления молекулярного уравнения. Когда вы наберетесь опыта в написании ОВР, можно обойтись без реакций диссоциации (они будут строиться только в вашем сознании).
2. Определим окислитель и составим полуреакцию его восстановления . Напомню, окислитель должен иметь достаточно высокую степень окисления (или высокий заряд простого иона). Кроме того, мы учим портреты сильных окислителей и продукты их восстановления в зависимости от среды. Помните, что в кислой среде продукт восстановления перманганат-иона - простой ион двухвалентного марганца? Показываем эти точки на градационной шкале степеней окисления (видите, окислитель падает вниз) и прописываем полуреакцию восстановления окислителя.
Что такое?! Почему растерялись?! Боже мой, я забыла рассказать, как это делается и вы уже приготовились сравнивать меня с глупыми химичками , которые учат вас помнить на память ВСЕ продукты! Не дождетесь! Я скорее уйду на пенсию и заведу козу Зою, чем превращусь во Фрекен Бок или вонючего таракана! Поэтому, слушаем очень внимательно. Буду объяснять даже не по шагам, а по пикселям.
Вначале записываем только точки, которые мы должны знать: реагент (перманганат-ион) слева, делаем отступ, ставим стрелку и записываем продукт (ион двухвалентного марганца) справа. Уравниваем атомы окислителя слева и справа. В данном случае, количество атомов марганца одинаковое, уравнивать не нужно
Приступаем к уравниванию остальных атомов. Перманганат-ион содержит атомы кислорода (слева). Справа кислорода нет. Але оп! Недостающий кислород уравниваем по молекулам воды.
Сколько атомов кислорода не хватает в одной части полуреакции, столько молекул воды нужно здесь дописать
Кстати, такой метод написания ОВР в литературе иногда называют метод пинг-понга , или метод водного баланса .
Теперь уравниваем атомы водорода. По изучаемой технологии, их уравнивают по ионам водорода (Н+)
Сколько атомов водорода не хватает в одной части полуреакции, столько ионов водорода Н+ нужно здесь дописать
Ради интереса, кликните в интернете "таблица окислительно-восстановительных потенциалов" , вы найдете написанную нами полуреакцию. Зачем напрягаться, если все есть в интернете?! А кто вам даст интернет на ЕГЭ?! Дед Мороз?! Поэтому, поехали дальше.
3. Определим восстановитель и составим полуреакцию его окисления. Это очень интересный этап, поскольку восстановитель и его превращение в определенный продукт мы определяем только аналитически . Давайте разбираться. Нам пригодятся продукты диссоциации. Кто из них может выполнять роль восстановителя? Напомню. Восстановитель отдает валентные электроны, поэтому они, как минимум, у него должны быть.
Калий (обведен черным овалом)? Нет, он гол, как сокол. Единственный валентный электрон он уже отдал кому-то. Больше отдавать нечего.
Кислород (в составе перманганат-иона, обведен красным овалом)? Нет, он - жадина! Как это? Кислород - очень электроотрицательный элемент (на втором месте после фтора). Не смотря на то, что у атома кислорода - два лишних электрона (степень окисления -2), кислород отдает отдает их очень редко (не в данном случае).
Продукты диссоциации серной кислоты (ион водорода и сульфат-ион, обведены голубым овалом) анализировать не будем - это фактор среды.
Остается только сера в составе сульфит-иона (обведен зеленым овалом). Посчитаем ее степень окисления (+4) и составим градационную шкалу степеней окисления для серы.
Если вы помните, восстановитель поднимается вверх по ступеням шкалы. Сверху только одна точка +6. Запомните, в растворе, сера в степени окисления +6 может быть только в форме сульфат-иона. Напомню также первую строчку мнемонического стихотворения: сульфиты - в сульфаты .
Записываем полуреакцию окисления восстановителя.
Все еще ежики в тумане ? Буду объяснять по пикселям технологию написания полуреакции окисления восстановителя: выписываем вещество восстановителя (сульфит-ион) слева, делаем отступ, ставим стрелку и выписываем продукт восстановителя (сульфат-ион) справа.
Уравниваем атомы кислорода по молекулам воды: сколько атомов кислорода не хватает, дописываем столько молекул воды.
Уравниваем атомы водорода по ионам водорода Н+: сколько атомов водорода не хватает, столько дописываем ионов Н+
Работаем с электронами. В сульфит-ионе степень окисления серы +4 (4 электрона не хватает), в сульфат-ионе степень окисления серы +6 (6 электронов не хватает). Значит, ушло 2 электрона. Думаю, на этот раз все понятно. Если все еще не очень с электронами, вспомните игру на деньги.
4. Составляем электронный баланс . Мы должны помнить: сколько электронов отдал восстановитель, столько их взял окислитель . Находим наименьший общий множитель и делим его на соответствующее число электронов.
Записываем полное ионное уравнение реакции . Для этого умножаем участников каждой полуреакции на соответствующий коэффициент и суммируем левые и правые части.
5. На стадии полного ионного уравнения выполняем два шага (при необходимости), обязательно в указанной последовательности:
1) Сокращаем (если требуется) слева и справа молекулы воды и ионы водорода Н+
2) Проверяем соответствие среды по условию и полученной при написании реакции. Этот шаг выполняем только после сокращения одноименных структур (воды и Н+).
В нашем случае среда (кислая) соответствует условию. Никаких дополнительных действий предпринимать не нужно. Так будет всегда, если среда - кислая. В нейтральной и щелочной средах требуется коррекция среды . Что это такое? Это - авторский термин и прием. Обязательно расскажу о нем в следующей статье.
6. Выписываем ионы-неучастники ОВР. Здесь нам также помогут уравнения диссоциации. Вначале записываем ионы-неучастники слева (строго под ионами партнеров), затем - справа, в любом месте (точно такое число ионов, как слева).
7. Объединяем ионы в молекулы и записываем молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции.
Кстати, проверять правильность написания реакции не нужно. При таком методе написания - реакция проверяет сама себя. Как? Если при объединении ионов в молекулы у вас не осталось лишних ионов справа, значит реакция написана правильно.
Если остались лишние ионы? Что делать? Нужно проверять каждый шаг: число атомов кислорода - по воде, число атомов водорода - по Н+, электроны окислителя и восстановителя, электронный баланс, правильность умножения на коэффициент, правильность сокращения воды и Н+ в ионном уравнении, соответствие среды. Не пугайтесь. Такое бывает крайне редко.
Фуууууууууу. Не знаю, как вы, а я устала объяснять. Причем, каждой клеточкой тела чувствую вашу реакцию: "Зачем это нужно?!", "Бред собачий!", "Говорили, что будет конфета!", "Электронный баланс лучше!"
Отвечаю ярким примером. Вам купили самый современный и самый дорогой гаджет. Вы пытаетесь разобраться в навороченных программах, прокопались пол-дня, не совсем получается, вы расстроились. Давайте, выбросьте этот гаджет на помойку (можете мне подарить), а сами возьмите привычный, надежный, как первый русский трактор, гаджет 1990 года рождения. И пускай там западают кнопки, нет интернета и плохо слышно собеседника. Не беда, главное - привычка (которая "свыше нам дана" ). Как вам перспективка? Не очень хочется расставаться с новой навороченной штучкой?! То-то же. Ничего страшного, посидите еще пару дней и над гаджетом, и над методом полуреакций - и не будете горя знать.
Знаете, сколько баллов на ЕГЭ принесет вам опыт написания ОВР? 2 балла (30-е задание), минимум 1 балл из 4 (32-е задание), минимум 1 балл из 5 (33-е задание), иногда 1 балл из 4 (34-е задание), иногда 1 балл из 3 (35-е задание). ОВР встречаются и в 29 задании. Считаем. 2 + 1 + 1 + 1 + 1 = 6 баллов (первичных) или почти 12 баллов ЕГЭ. Много? Да, уж, немало!
Подбодрю немного. ОВР очень тяжело объяснять и писать первый раз. Когда наберетесь опыта (обычно, после самостоятельного прописывания 15-20 реакций), вы будете писать ОВР методом полуреакций за 1-5 минут, в зависимости от уровня сложности.
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии . Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами.
Метод электронного баланса используется для расстановки коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Суть метода заключается в том, что количество электронов, отданных восстановителями равно количеству электронов, принятых окислителями.
В схеме реакции определяем, какие вещества – окислители, а какие – восстановители.
Определяем, сколько электронов отдал каждый восстановитель, и сколько принял каждый окислитель.
Отдельно суммируем число отданных электронов и принятых.
Находим наименьшее общее кратное, и расставляем коэффициенты так, чтобы количество отданных электронов равнялось количеству принятых (учитываем количество атомов окислителей и восстановителей в веществах).
Перенеся коэффициенты в схему реакции, также уравниваем количество атомов тех элементов, которые не меняли степень окисления.
Пример (в скобках указано количество принятых или отданных электронов):
Дана реакция: FeS + O2 = Fe2O3 + SO2
Здесь железо и сера – окислители, кислород – восстановитель.
Fe(+2) - 1e = Fe (+3) , S(-2) - 6e = S(+4), т.е. железо отдаёт один электрон, сера отдаёт четыре.
O2 +4e = 2O(-2), кислород принимает четыре электрона.
Получаем, что окислители отдали 7 электронов: Fe(+2) + S(-2) - 7e = Fe(+3) + S(+4), а восстановитель принял 4 электрона.
Наименьшее общее кратное для 7 и 4 – это 28, коэффициенты получаются такими:
4Fe(+2) + 4S(-2) + 7O2 = 4Fe(+3) + 4S(+4) + 14O(-2)
Коммуникативный педагогический тренинг: способы взаимодействия с разными категориями учащихся
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
Составление уравнений ОВР методом ионно-электронного баланса
Тулупова Ирина Павловна
Чем метод электронного баланса отличается от электронно-ионного?
В методе электронного баланса мы учитываем только изменение степеней окисления. В методе электронно-ионного баланса мы учитываем также изменение ионов.
Правила расчета степени окисления
Степень окисления – формальный заряд, который можно приписать атому, входящему состав какой – либо частицы, исходя из (гипотетического) предположения о чисто ионном характере связи в данной частице.
Правила расчета СО:
Сумма СО всех атомов частице равна заряду этой частицы.
Более электроотрицательным атомам соответствует более низкая СО.
Для ряда атомов следует использовать, как правило, фиксированные степени окисления (щелочные металлы, фтор, бор, алюминий, лантаниды и пр.)
Максимальная СО равно номеру группы (для короткопериодного вариант ПСЭ), за исключением (целого) ряда элементов. СО – ФОРМАЛЬНАЯ величина!
При написании ионно-молекулярных уравнений, сильные электролиты записывают в виде ионов, а слабые электролиты, осадки и газы записывают в виде молекул (в недиссоциированном виде).
При написании полуреакций в ионной схеме указывают частицы, подвергающиеся изменению их степеней окисления, а также характеризующие среду, частицы:
Пример 1
1) Составить схему реакции
Записать исходные вещества и продукты реакции:
Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 = Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
2) Записать уравнение в ионном виде
В уравнении сократим те ионы, которые не принимают участие в процессе окисления-восстановления:
SO32- + MnO4— + 2H+ = Mn2+ + SO42- + H2O
Пример 1
3) Определить окислитель и восстановитель и составить полуреакции процессов восстановления и окисления.
В приведенной реакции окислитель — MnO4 — принимает 5 электронов восстанавливаясь в кислой среде до Mn2+. При этом освобождается кислород, входящий в состав MnO4—, который, соединяясь с H+ образует воду:
MnO4— + 8H+ + 5e— = Mn2+ + 4H2O
Восстановитель SO32- — окисляется до SO42-, отдав 2 электрона. Как видно образовавшийся ион SO42- содержит больше кислорода, чем исходный SO32-. Недостаток кислорода восполняется за счет молекул воды и в результате этого происходит выделение 2H+:
SO32- + H2O — 2e— = SO42- + 2H+
Пример 1
4) Найти коэффициенты для окислителя и восстановителя
Необходимо учесть, что окислитель присоединяет столько электронов, сколько отдает восстановитель в процессе окисления-восстановления:
MnO4— + 8H+ + 5e— = Mn2+ + 4H2O |2 окислитель
SO32- + H2O — 2e— = SO42- + 2H+ |5 восстановитель
Пример 1
5) Просуммировать обе полуреакции
Предварительно умножая на найденные коэффициенты, получаем:
2MnO4— + 16H+ + 5SO32- + 5H2O = 2Mn2+ + 8H2O + 5SO42- + 10H+
Сократив подобные члены, находим ионное уравнение:
2MnO4— + 5SO32- + 6H+ = 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O
6) Записать молекулярное уравнение
Молекулярное уравнение имеет следующий вид:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
Пример 2
Рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в нейтральной среде.
Na2SO3 + KMnO4 + H2O = Na2SO4 + MnO2 + KOH
В ионном виде уравнение принимает вид:
SO32- + MnO4— + H2O = MnO2 + SO42- + OH—
Пример 2
В нейтральной и слабощелочной среде MnO4— принимает 3 электрона и восстанавливается до MnО2. SO32-— окисляется до SO42-, отдав 2 электрона.
Полуреакции имеют следующий вид:
MnO4— + 2H2O + 3e— = MnО2 + 4OH— |2 окислитель
SO32- + 2OH—— 2e— = SO42- + H2O |3 восстановитель
Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:
3SO32- + 2MnO4— + H2O =2MnO2 + 3SO42- + 2OH—
3Na2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH
Пример 3
Составление уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в щелочной среде.
Na2SO3 + KMnO4 + KOH = Na2SO4 + K2MnO4 + H2O
В ионном виде уравнение принимает вид:
SO32- + MnO4— + OH— = MnO2 + SO42- + H2O
Пример 3
В щелочной среде окислитель MnO4— принимает 1 электрон и восстанавливается до MnО42-. Восстановитель SO32-— окисляется до SO42-, отдав 2 электрона.
Полуреакции имеют следующий вид:
MnO4— + e— = MnО2 |2 окислитель
SO32- + 2OH—— 2e— = SO42- + H2O |1 восстановитель
Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:
SO32- + 2MnO4— + 2OH— = 2MnО42- + SO42- + H2O
Na2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2K2MnO4 + 3Na2SO4 + 2KOH
Пример 3
Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:
SO32- + 2MnO4— + 2OH— = 2MnО42- + SO42- + H2O
Na2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2K2MnO4 + 3Na2SO4 + 2KOH
Читайте также: