Подбор коэффициентов методом электронного баланса

Метод состоит из нескольких этапов.

1. Записывают схему реакции; находят элементы, повышающие и понижающие свои степени окисления, и выписывают их отдельно:

2. Составляют уравнения полуреакций окисления и восстановления:

3. Подбирают дополнительные множители (справа за чертой) для уравнений полуреакций так, чтобы число электронов, отданных восстановителем, стало равным числу электронов, принятых окислителем:

4. Проставляют найденные множители в качестве коэффициентов в схему реакции:

5. Проводят проверку по элементу, который не менял свою степень окисления (чаще всего – кислород):

Примеры:

а)

(коэффициент перед СO₂ подбирается поэлементно и в последнюю очередь, проверка – по кислороду);

б)

в)

(простые вещества – здесь N₂ – пишут в уравнениях полуреакций в молекулярном виде);

г)

(реакция внутримолекулярного окисления‑восстановления, расчет ведут на число атомов в формульной единице реагента – 2N^‑IIIи 2Cr^VI);

д)

e)

(реакция дисмутации, коэффициенты ставят сначала в правую часть уравнения);

ж)

(коэффициент перед К₂MnO₄ находят суммированием числа атомов Mn^VI в правой части обоих уравнений полуреакций);

з)

(реакция конмутации, коэффициенты ставят сначала в левую часть уравнения);

и)

к)

(в FeS₂ окисляются атомы Fe^II Fe^III и S^‑I → S^IV, расчет ведут на число этих атомов в формульной единице реагента и суммируют число отданных электронов);

л)

(в реагенте одновременно окисляются атомы первого слева и восстанавливаются атомы второго слева элементов: Fe^II → Fe^III и N^V → N^IV, расчет ведут на число этих атомов в формуле реагента и алгебраически суммируют число электронов);

м)

(коэффициент для HNO₃ находят суммированием числа атомов N в правой части уравнения);

н)

(в растворе Zn – восстановитель, H₂O – окислитель; в молекуле воды восстанавливается один атом водорода из двух: Н^IОН – Н⁰);

(в расплаве восстанавливается атом водорода из гидроксид‑иона [ОН^I]^‑ → Н⁰).

Ряд напряжений металлов

В ряду напряжений металлов стрелка отвечает уменьшению восстановительной способности металлов и увеличению окислительной способности их катионов в водном растворе (кислотная среда):

Ряд напряжений позволяет установить:

1) будет ли протекать реакция между металлом и водой; металлы, стоящие в ряду левее Mg, т. е. Li, К, Ва, Са и Na, реагируют с водой по уравнениям:

остальные металлы в обычных условиях не реагируют с водой;

2) будет ли протекать реакция с выделением Н₂ между металлом и кислотой, которая является окислителем за счет катионов Н⁺, такими как НCl и H₂SO₄ (разб.).

С НCl (разб.) и H₂SO₄ (разб.) реагируют почти все металлы, стоящие левее водорода, например:

Исключения: металлы Ti и Sn реагируют только с НCl (конц.):

и не реагируют с H₂SO₄ (разб.). Металл Pb, восстановительная активность которого почти равна таковой для водорода, не реагирует с НCl (разб., конц.) и H₂SO₄ (разб.).

Металлы, стоящие в ряду напряжений правее водорода – Cu, Hg, Ag, Pt и Au, в принципе не вступают во взаимодействие с НCl и H₂SO₄ (разб.) и не вытесняют из них водорода.

Внимание! Из распространенных кислот в реакции с вытеснением водорода не вступают азотная кислота HNO₃ (ни концентрированная, ни разбавленная) и серная кислота H₂SO₄ (конц.);

3) будет ли протекать реакция замещения между металлом и солью другого металла в ее растворе;чем левее находится металл в ряду напряжений, тем легче он переходит в состояние катиона и восстанавливает все металлы, стоящие справа от него (положение металлов относительно водорода не имеет значения). Так, Fe вытесняет металлы Cd – Au (по ряду слева направо) из растворов их солей.

Примеры:

а)

б)

в)

В этих реакциях не используют металлы Li – Na (левая часть ряда), которые будут реагировать не с солями других металлов в растворе, а с водой.