метода электронного баланса.

Он основан на том, что общее число электронов, отдаваемых" восстановителем и "принимаемых" окислителем в одной и той же реакции должно быть одинаковым. Метод электронного баланса рассматривает, как правило, не реально существующие частицы, а условные ионы, т.е. атомы, взятые в данной СО. Поэтому он, с одной стороны, носит формальный характер, а, с другой, может применяться для различных ОВР. При этом рекомендуется определенная последовательность действий.

 

Рассмотрим ее на примере ОВР, схема которой:

Na₂SO₃ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄→Na₂S₂O₆ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O + Na₂SO₄.

1. Для заданной схемы реакции находим, какое вещество является

восстановителем, а какое - окислителем. С этой целью необходимо определить

СО атомов в исходных веществах и в продуктах реакции:

 

Na₂⁺¹S⁺⁴O₃^-2 + K₂⁺¹Cr₂⁺⁶O₇^-2 + H₂⁺1S⁺⁶O₄^-2→Na₂⁺¹S₂⁺⁵O₆^-2 + Cr₂⁺³(S⁺⁶O₄^-2)₃ +К₂ ⁺¹S⁺⁶O₄^-2 + H₂⁺¹O^-2 + Na₂⁺¹S⁺⁶O₄^-2

.

Видно, что Na₂SO₃ является восстановителем за счет атома серы, СО

которого повышается с +4 до +5, а K₂Cr₂O₇ - окислителем за счет атомов хрома,

понижающих СО с +6 до +3.

2. Составляем электронные уравнения процессов:
окисления

S⁺⁴ - e = S⁺⁵

и восстановления

Cr⁺⁶ + 3e = Cr⁺³

.

3. Находим наименьшее общее кратное (НОК) для чисел "отданных" и

"присоединенных" электронов и с его помощью определяем множители для обоих

электронных уравнений: НОК для 1 и 3 равно 3; множитель для первого

уравнения 3: 1 = 3; множитель для второго уравнения 3: 3 = 1. Обычно это записывают так:

Восстановитель: S⁺⁴ - e = S⁺⁵ 3 Окисление

Окислитель: Cr⁺⁶ + 3e = Cr⁺³ 1 Восстановление.

Схему подобного типа называют схемой электронного баланса или

просто электронным балансом.

4. Подставляем коэффициенты в уравнение реакции к формулам

восстановителя, окислителя, продуктов окисления и восстановления, перенося

туда коэффициенты из суммарного уравнения электронного баланса:

 

6Na₂SO₃ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄→ 3Na₂S₂O₆ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O + Na₂SO₄

5. Проверяем правильность расстановки коэффициентов, подсчитав

суммарное число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения.

Чаще всего ограничиваются подсчетом числа атомов кислорода в исходных

веществах и продуктах.

Окончательный вид уравнения

6Na₂SO₃ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ = 3Na₂S₂O₆ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O + 3Na₂SO₄

 

 

Более сложным методом расстановки коэффициентов в ОВР, является метод ионных полуреакций.

Все реакции протекают в различных средах: кислой, нейтральной и щелочной.

Правила оформления уравнений ОВР, протекающих в кислой среде.

1) Записываем схему реакции.

2) Записываем в ионном виде полуреакции окисления и восстановления. Слабые электролиты, твердые и газообразные вещества записываем в молекулярном виде.

3) На основании закона сохранения массы и энергии при составлении уравнений полуреакций следует соблюдать баланс веществ и баланс зарядов.

4) Для уравнивания числа атомов кислорода в полуреакции в ту часть, где он в избытке, добавляем столько катионов водорода Н⁺, чтобы, связавшись с атомами кислорода, образовалась молекула воды:

· добавляем Н⁺ в ту часть полуреакции, где избыток кислорода;

· в противоположную часть добавляем Н₂О;

· уравниваем атомы кислорода, затем атомы водорода;

· подсчитываем заряды в полуреакциях, уравниваем заряд, для этого отнимаем или добавляем электроны.

5) Балансируем (уравниваем) число отданных и принятых электронов в полуреакциях.

6) Суммируем сначала левые, а затем правые части полуреакций, не забывая предварительно умножить множитель на коэффициент, если он стоит перед формулой. Результат – суммарное ионное уравнение.

7) Сокращаем в правой и левой части одинаковые молекулы и ионы.

8) Добавляем недостающие катионы или анионы. Следует учесть, что количество добавляемых ионов в правую и левую части ионного уравнения должно быть одинаковым.

 

 

Правила оформления уравнений ОВР, протекающих в щелочной среде.

 

4) Для уравнивания атомов водорода и кислорода в уравнениях для щелочной среды:

· добавляем воду в ту часть полуреакций, где избыток кислорода;

· в противоположную часть добавляем удвоенное число гидроксид-ионов;

· перед Н₂О ставим коэффициент, показывающий разницу в числе атомов кислорода в правой и левой частях полуреакций, а перед ОН^─ - его удвоенный коэффициент.

 

Правила оформления уравнений ОВР, протекающих в нейтральной среде.

Среду нейтральной считают условно. На самом деле вследствие гидролиза соли среда может быть слабокислотной или слабощелочной, поэтому полуреакции можно оформлять двумя способами.

4) Способ 1 – без учета гидролиза соли. Так как среда нейтральная, в левые части полуреакций добавляют воду и тогда одну полуреакцию оформляем как для кислотной среды (добавляется Н₂О + Н⁺), а в другую – как для щелочной среды (добавляется Н₂О + ОН^─).

4) Способ 2 – если при оформлении полуреакций появляется небольшой избыток Н⁺ или ОН^─ ионов, то обе полуреакции удобнее и правильнее будет оформлять как для кислотной или щелочной среды.

 

Кроме алгоритма составления полуреакций, необходимо придерживаться нескольких очевидных правил:

1. В кислой среде ни в левой, ни в правой части не должно быть ионов Уравнивание осуществляется за счет ионов и молекул воды.
2. В щелочной среде ни в левой, ни в правой части не должно быть ионов . Уравнивание осуществляется за счет ионов и молекул воды.
3. В нейтральной среде ни ионов , ни в левой части быть не должно. Однако в правой части среди продуктов реакции они могут появиться.

Рассмотрим, как работают предложенные схемы на конкретных примерах.

Задача. Закончить уравнение реакции между бихроматом калия и соляной кислотой.

Ион содержит хром в его высшей степени окисления, следовательно, может выступать только в роли окислителя. По схеме составим полуреакцию, учитывая, что среда кислотная (HCl).
Полуреакция восстановления:

Ионы могут только окисляться, т.к. хлор имеет самую низшую степень окисления. Составим полуреакцию окисления:

Суммируем сначала левые, а затем правые части полуреакций, не забывая предварительно умножить множитель на коэффициент, если он стоит перед формулой.

Получили сокращенное ионное уравнение.

Добавляем недостающие катионы или анионы, учитывая, что количество добавляемых ионов в правую и левую части ионного уравнения должно быть одинаковым.

В данном случае источником ионов ─ была соль , поэтому с каждым молем в раствор попадает 2 моль ионов . В реакции они участия не принимают, поэтому в неизменном виде должны перейти в правую часть уравнения. Вместе с 14 моль ионов в раствор вносится 14 моль ионов . Из них 6 участвует в реакции в качестве восстановителя, а остальные 8, как и ионы , в неизменном виде остаются после реакции, т.е. дописываются в правую часть.

В результате получаем:

После этого можно объединить ионы в формулы реальных веществ:

Рассмотрим другой пример.

Задача. Закончить уравнение реакции → …

Ион содержит марганец в его высшей степени окисления, следовательно, может выступать только в роли окислителя. По схеме составим полуреакцию, учитывая, что среда нейтральная.

Полуреакция восстановления:

Если ион будет выступать в роли окислителя, то пероксид водорода - в роли восстановителя. По схеме составляем полуреакцию восстановления:

Оформляем уравнение ОВР, протекающей в нейтральной среде:

• Т.к в нейтральной среде ни ионов , ни в левой части быть не должно, значит, для уравнивания атомов кислорода в правую часть добавляем воду:

• Оформление полуреакции становится подобным оформлению полуреакции в щелочной среде: в противоположную часть добавляем удвоенное число гидроксид-ионов:

• Перед ставим коэффициент, показывающий разницу в числе атомов кислорода в правой и левой частях полуреакций, а перед - его удвоенный коэффициент:

• Подсчитываем заряды в полуреакциях, уравниваем заряд. Балансируем (уравниваем) число отданных и принятых электронов в полуреакциях:

• Суммируем сначала левые, а затем правые части полуреакций, не забывая предварительно умножить множитель на коэффициент, если он стоит перед формулой:

• Сокращаем в правой и левой части одинаковые молекулы и ионы:

Таким образом, получаем ионное уравнение.

• Добавляем недостающие катионы или анионы, учитывая, что количество добавляемых ионов в правую и левую части ионного уравнения должно быть одинаковым:

Также рассмотрим пример ОВР, протекающей с щелочной среде.

Задача. Закончить уравнение реакции:

Определяем окислитель и восстановитель в данной ОВР. В нитрате ртути (II) ртуть содержится в ее высшей степени окисления, следовательно, может выступать только в роли окислителя. Составим полуреакцию восстановления.
Полуреакция восстановления:

• Если ион будет выступать в роли окислителя, то пероксид водорода - в роли восстановителя. По схеме составляем полуреакцию восстановления пероксида водорода в щелочной среде:

• Оформляем уравнение ОВР, протекающей в щелочной среде:

• Добавляем недостающие катионы и анионы.

Рассмотрев метод электронно-ионного баланса или метод полуреакций можно выделить следующие достоинства данного метода:

1. Рассматриваются реально существующие ионы и вещества.
2. Не нужно знать все получающиеся вещества, они появляются в уравнении реакции при его выводе.
3. Необязательно знать степени окисления.
4. Этот метод дает сведения не только о числе электронов, участвующих в каждой полуреакции, но и о том, как изменяется среда.
5. Сокращенные ионные уравнения лучше передают смысл протекающих процессов и позволяют делать определенные предположения о строении продуктов реакции.

Самостоятельная работа студентов:

Уравняйте следующие реакции. Указать окислитель и восстановитель:

1) KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂SO₄ = MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

2) KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂O = MnO₂ + K₂SO₄ + KOH

3) KMnO₄ + K₂SO₃ + KOH = K₂MnO₄ + K₂SO₄ + H₂O

4) KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ = MnSO₄ + K₂SO₄ + S + H₂O

5) K₂Cr₂O₇ + SO₂ + H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

6) K₂Cr₂O₇ + KI + H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + I₂ + H₂O

7) KMnO₄ + HCl = Cl₂↑ + MnCl₂ + KCl + H₂O

8) K₂Cr₂O₇ + H₂S + H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + S + H₂O

9) K₂MnO₄ + H₂O = MnO₂ + KMnO₄ + KOH

10) NaBr + H₂SO₄ + NaBrO₃ = Br₂ + Na₂SO₄ + H₂O

11) (NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂↑ + H₂O

Процесс дыхания, как ОВР.

Взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 14 дыхательных движений в минуту. Вместе с тем, частота дыхания может претерпевать значительные колебания (от 10 до 18 за минуту). У детей частота дыхания составляет 20-30 дыхательных движений в минуту; у грудных детей — 30-40; у новорождённых — 40-60.

В течение одного вдоха (в спокойном состоянии) в лёгкие поступает 400—500 мл воздуха. Этот объём воздуха называется дыхательным объёмом (ДО). Такое же количество воздуха поступает из лёгких в атмосферу в течение спокойного выдоха. Максимально глубокий вдох составляет около 2000 мл воздуха. Максимальный выдох также составляет около 2000 мл.. В спокойном состоянии и при нормальных метеорологических условиях, когда температура воздуха держится в пределах 18—22° и относительная влажность составляет 40—70 процентов, человек может пропустить через свои легкие около 8 литров воздуха в минуту, то есть около 500 литров в час. При этом человеческий организм получает примерно 22 литра кислорода. При выполнении тяжелой физической работы или при быстрых движениях дыхание у человека учащается и количество воздуха, пропускаемого через легкие, увеличивается в 10 и более раз. Так, например, спортсмены при беге или плавании вдыхают и выдыхают в минуту 120— 130 литров воздуха; соответственно увеличивается и количество кислорода, получаемого организмом.

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: