Как уравнять реакцию

Содержание
  1. Как правильно расставлять коэффициенты в химических уравнениях, разбор на различных примерах
  2. Пример разбора простых реакций
  3. : Коэффициенты в уравнениях химических реакций
  4. : Расстановка коэффициентов в химическом уравнении
  5. Сложные реакции
  6. : Составление уравнений химических реакций
  7. : Химические уравнения. Как составлять химические уравнения
  8. : Балансирование химических уравнений
  9. : Как поставить коэффициенты в химических уравнениях
  10. Урок 13. Составление химических уравнений – HIMI4KA
  11. Химическое уравнение
  12. Уравнивание химических реакций
  13. Коэффициенты в уравнениях химических реакций
  14. Метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций)
  15. Метод электронного баланса
  16. Ионно-электронный метод (метод полуреакций)
  17. ЕГЭ, ОГЭ: как уравнять окислительно-восстановительную реакцию
  18. Овр — это реакции, в которых атомы обмениваются электронами и меняют свои степени окисления.
  19. Атомы, принимающие электроны — окислители, а отдающие — восстановители
  20. Число отданных и принятых электронов должно быть равно!
  21. Метод ионно-электронных схем
  22. Метод ионно-электронных схем в сравнении с методом электронного баланса правильнее отражает химию протекания окислительно-восстановительных реакций, так как показывает реально существующие в растворе частицы.
  23. Коэффициенты в химических уравнениях — как правильно расставлять и уравнивать
  24. Правильная запись реакций
  25. Ключевые нюансы
  26. Понятие ОВР в химии
  27. Определение коэффициентов
  28. Решение классической задачи

Как правильно расставлять коэффициенты в химических уравнениях, разбор на различных примерах

Как уравнять реакцию

Уравнением реакции в химии называется запись химического процесса с помощью химических формул и математических знаков.

Такая запись является схемой химической реакции. Когда возникает знак «=», то это называется «уравнение». Попробуем его решить.

  • Пример разбора простых реакций
  • : Коэффициенты в уравнениях химических реакций.
  • : Расстановка коэффициентов в химическом уравнении
  • Сложные реакции
  • : Составление уравнений химических реакций
  • : Химические уравнения. Как составлять химические уравнения.
  • : Балансирование химических уравнений.
  • : Как поставить коэффициенты в химических уравнениях

Пример разбора простых реакций

В кальции один атом, так как коэффициент не стоит. Индекс здесь тоже не написан, значит, единица. С правой стороны уравнения Са тоже один. По кальцию нам не надо работать.

: алканы — химические свойства предельных углеводородов.

: Коэффициенты в уравнениях химических реакций

Смотрим следующий элемент — кислород. Индекс 2 говорит о том, что здесь 2 иона кислорода. С правой стороны нет индексов, то есть одна частица кислорода, а с левой — 2 частицы. Что мы делаем? Никаких дополнительных индексов или исправлений в химическую формулу вносить нельзя, так как она написана правильно.

Коэффициенты — это то, что написано перед наименьшей частью. Они имеют право меняться. Для удобства саму формулу не переписываем. С правой части один умножаем на 2, чтобы получить и там 2 иона кислорода.

После того как мы поставили коэффициент, получилось 2 атома кальция. С левой стороны только один. Значит, теперь перед кальцием мы должны поставить 2.

Теперь проверяем итог. Если количество атомов элементов равно с обеих сторон, то можем поставить знак «равно».

Другой наглядный пример: два водорода слева, и после стрелочки у нас тоже два водорода.

Смотрим дальше:

  • Два кислорода до стрелочки, а после стрелочки индексов нет, значит, один.
  • Слева больше, а справа меньше.
  • Ставим коэффициент 2 перед водой.

Умножили всю формулу на 2, и теперь у нас изменилось количество водорода. Умножаем индекс на коэффициент, и получается 4. А с левой стороны осталось два атома водорода. И чтобы получить 4, мы должны водород умножить на два.

: Расстановка коэффициентов в химическом уравнении

Вот тот случай, когда элемент в одной и в другой формуле с одной стороны, до стрелочки.

Один ион серы слева, и один ион — справа. Две частицы кислорода, плюс еще две частицы кислорода. Значит, что с левой стороны 4 кислорода. Справа же находится 3 кислорода. То есть с одной стороны получается четное число атомов, а с другой — нечетное.

Если же мы умножим нечетное в два раза, то получим четное число. Доводим сначала до четного значения. Для этого умножаем на два всю формулу после стрелочки. После умножения получаем шесть ионов кислорода, да еще и 2 атома серы. Слева же имеем одну микрочастицу серы. Теперь уравняем ее.

Ставим слева уравнения перед серой 2.

Уравняли.

Сложные реакции

Этот пример более сложный, так как здесь больше элементов вещества.

Это называется реакцией нейтрализации. Что здесь нужно уравнивать в первую очередь:

  • С левой стороны один атом натрия.
  • С правой стороны индекс говорит о том, что здесь 2 натрия.

Напрашивается вывод, что надо умножить всю формулу на два.

: Составление уравнений химических реакций

Теперь смотрим, сколько серы. С левой и правой стороны по одной. Обращаем внимание на кислород. С левой стороны мы имеем 6 атомов кислорода. С другой стороны – 5. Меньше справа, больше слева. Нечетное количество надо довести до четного значения. Для этого формулу воды умножаем на 2, то есть из одного атома кислорода делаем 2.

Теперь с правой стороны уже 6 атомов кислорода. С левой стороны также 6 атомов. Проверяем водород. Два атома водорода и еще 2 атома водорода. То есть будет четыре атома водорода с левой стороны. И с другой стороны также четыре атома водорода. Все элементы уравнены. Ставим знак «равно».

: Химические уравнения. Как составлять химические уравнения

Следующий пример.

Здесь пример интересен тем, что появились скобки. Они говорят о том, что если множитель стоит за скобкой, то каждый элемент, стоящий в скобках, умножается на него. Начать необходимо с азота, так как его меньше, чем кислорода и водорода. Слева азот один, а справа, с учетом скобок, его два.

Справа два атома водорода, а нужно четыре. Мы выходим из положения, просто умножая воду на два, в результате чего получили четыре водорода. Отлично, водород уравняли. Остался кислород. До реакции присутствует 8 атомов, после — тоже 8.

Отлично, все элементы уравнены, можем ставить «равно».

Последний пример.

На очереди у нас барий. Он уравнен, его трогать не нужно. До реакции присутствует два хлора, после нее — всего один. Что же нужно сделать? Поставить 2 перед хлором после реакции.

: Балансирование химических уравнений

Теперь за счет коэффициента, который только что поставлен, после реакции получилось два натрия, и до реакции тоже два. Отлично, все остальное уравнено.

Также уравнивать реакции можно методом электронного баланса. Этот метод имеет ряд правил, по которым его можно осуществлять. Следующим действием мы должны расставить степени окисления всех элементов в каждом веществе для того, чтобы понять где произошло окисление, а где восстановление.

: Как поставить коэффициенты в химических уравнениях

Источник: https://obrazovanie.guru/himiya/kak-rasstavlyat-koeffitsienty-v-uravneniyah.html

Урок 13. Составление химических уравнений – HIMI4KA

Как уравнять реакцию
Архив уроков › Основные законы химии

В уроке 13 «Составление химических уравнений» из курса «Химия для чайников» рассмотрим для чего нужны химические уравнения; научимся уравнивать химические реакции, путем правильной расстановки коэффициентов. Данный урок потребует от вас знания химических основ из прошлых уроков. Обязательно прочитайте об элементном анализе, где подробно рассмотрены эмпирические формулы и анализ химических веществ.

Химическое уравнение

В результате реакции горения метана CH4 в кислороде O2 образуются диоксид углерода CO2 и вода H2O. Эта реакция может быть описана химическим уравнением:

Попробуем извлечь из химического уравнения больше сведений, чем просто указание продуктов и реагентов реакции.

Химичекое уравнение (1) является НЕполным и потому не дает никаких сведений о том, сколько молекул O2 расходуется в расчете на 1 молекулу CH4 и сколько молекул CO2 и H2O получается в результате.

Но если записать перед соответствующими молекулярными формулами численные коэффициенты, которые укажут сколько молекул каждого сорта принимает участие в реакции, то мы получим полное химическое уравнение реакции.

Для того, чтобы завершить составление химического уравнения (1), нужно помнить одно простое правило: в левой и правой частях уравнения должно присутствовать одинаковое число атомов каждого сорта, поскольку в ходе химической реакции не возникает новых атомов и не происходит уничтожение имевшихся. Данное правило основывается на законе сохранения массы, который мы рассмотрели в начале главы.

Уравнивание химических реакций

Уравнивание химических реакций нужно для того, чтобы из простого химического уравнения получить полное.

Итак, перейдем к непосредственному уравниванию реакции (1): еще раз взгляните на химическое уравнение, в точности на атомы и молекулы в правой и левой части.

Нетрудно заметить, что в реакции участвуют атомы трех сортов: углерод C, водород H и кислород O. Давайте подсчитаем и сравним количество атомов каждого сорта в правой и левой части химического уравнения.

Начнем с углерода. В левой части один атом С входит в состав молекулы CH4, а в правой части один атом С входит в состав CO2. Таким образом в левой и в правой части количество атомов углерода совпадает, поэтому его мы оставляем в покое. Но для наглядности поставим коэффициент 1 перед молекулами с углеродом, хоть это и не обязательно:

  • 1CH4 + O2 → 1CO2 + H2O (2)

Затем переходим к подсчету атомов водорода H.

В левой части присутствуют 4 атома H (в количественном смысле H4 = 4H) в составе молекулы CH4, а в правой – всего 2 атома H в составе молекулы H2O, что в два раза меньше чем в левой части химического уравнения (2). Будем уравнивать! Для этого поставим коэффициент 2 перед молекулой H2O. Вот теперь у нас и в реагентах и в продуктах будет по 4 молекулы водорода H:

  • 1CH4 + O2 → 1CO2 + 2H2O (3)

Обратите свое внимание, что коэффициент 2, который мы записали перед молекулой воды H2O для уравнивания водорода H, увеличивает в 2 раза все атомы, входящие в ее состав, т.е 2H2O означает 4H и 2O.

Ладно, с этим вроде бы разобрались, осталось подсчитать и сравнить количество атомов кислорода O в химическом уравнении (3). Сразу бросается в глаза, что в левой части атомов O ровно в 2 раза меньше чем в правой.

Теперь-то вы уже и сами умеете уравнивать химические уравнения, поэтому сразу запишу финальный результат:

  • 1CH4 + 2O2 → 1CO2 + 2H2O или СH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (4)

Как видите, уравнивание химических реакций не такая уж и мудреная штука, и важна здесь не химия, а математика. Уравнение (4) называется полным уравнением химической реакции, потому что в нем соблюдается закон сохранения массы, т.е.

число атомов каждого сорта, вступающих в реакцию, точно совпадает с числом атомов данного сорта по завершении реакции. В каждой части этого полного химического уравнения содержится по 1 атому углерода, по 4 атома водорода и по 4 атома кислорода.

Однако стоит понимать пару важных моментов: химическая реакция — это сложная последовательность отдельных промежуточных стадий, и потому нельзя к примеру истолковывать уравнение (4) в том смысле, что 1 молекула метана должна одновременно столкнуться с 2 молекулами кислорода.

Процессы происходящие при образовании продуктов реакции гораздо сложнее. Второй момент: полное уравнение реакции ничего не говорит нам о ее молекулярном механизме, т.е о последовательности событий, которые происходят на молекулярном уровне при ее протекании.

Коэффициенты в уравнениях химических реакций

Еще один наглядный пример того, как правильно расставить коэффициенты в уравнениях химических реакций: Тринитротолуол (ТНТ) C7H5N3O6 энергично соединяется с кислородом, образуя H2O, CO2 и N2. Запишем уравнение реакции, которое будем уравнивать:

  • C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2 (5)

Проще составлять полное уравнение, исходя из двух молекул ТНТ, так как в левой части содержится нечетное число атомов водорода и азота, а в правой — четное:

  • 2C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2 (6)

Тогда ясно, что 14 атомов углерода, 10 атомов водорода и 6 атомов азота должны превратиться в 14 молекул диоксида углерода, 5 молекул воды и 3 молекулы азота:

  • 2C7H5N3O6 + O2 → 14CO2 + 5H2O + 3N2 (7)

Теперь в обеих частях содержится одинаковое число всех атомов, кроме кислорода. Из 33 атомов кислорода, имеющихся в правой части уравнения, 12 поставляются двумя исходными молекулами ТНТ, а остальные 21 должны быть поставлены 10,5 молекулами O2. Таким образом полное химическое уравнение будет иметь вид:

  • 2C7H5N3O6 + 10,5O2 → 14CO2 + 5H2O + 3N2 (8)

Можно умножить обе части на 2 и избавиться от нецелочисленного коэффициента 10,5:

  • 4C7H5N3O6 + 21O2 → 28CO2 + 10H2O + 6N2 (9)

Но этого можно и не делать, поскольку все коэффициенты уравнения не обязательно должны быть целочисленными. Правильнее даже составить уравнение, исходя из одной молекулы ТНТ:

  • C7H5N3O6 + 5,25O2 → 7CO2 + 2,5H2O + 1,5N2 (10)

Полное химическое уравнение (9) несет в себе много информации. Прежде всего оно указывает исходные вещества — реагенты, а также продукты реакции.

Кроме того, оно показывает, что в ходе реакции индивидуально сохраняются все атомы каждого сорта.

 Если умножить обе части уравнения (9) на число Авогадро NA=6,022·1023, мы сможем утверждать, что 4 моля ТНТ реагируют с 21 молями O2 с образованием 28 молей CO2, 10 молей H2O и 6 молей N2.

Есть еще одна фишка. При помощи таблицы Менделеева определяем молекулярные массы всех этих веществ:

  • C7H5N3O6 = 227,13 г/моль
  • O2 = 31,999 г/моль
  • CO2 = 44,010 г/моль
  • H2O = 18,015 г/моль
  • N2 = 28,013 г/моль

Теперь уравнение 9 укажет еще, что 4·227,13 г = 908,52 г ТНТ требуют для осуществления полной реакции 21·31,999 г = 671,98 г кислорода и в результате образуется 28·44,010 г = 1232,3 г CO2, 10·18,015 г = 180,15 г H2O и 6·28,013 г = 168,08 г N2. Проверим, выполняется ли в этой реакции закон сохранения массы:

РеагентыПродукты
908,52 г ТНТ1232,3 г CO2
671,98 г CO2180,15 г H2O
168,08 г N2
Итого1580,5 г1580,5 г

Но необязательно в химической реакции должны участвовать индивидуальные молекулы. Например, реакция известняка CaCO3 и соляной кислоты HCl, с образованием водного раствора хлорида кальция CaCl2 и диоксида углерода CO2:

  • CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O (11)

Химическое уравнение (11) описывает реакцию карбоната кальция CaCO3 (известняка) и хлористоводородной кислоты HCl с образованием водного раствора хлорида кальция CaCl2 и диоксида углерода CO2. Это уравнение полное, так как число атомов каждого сорта в его левой и правой частях одинаково.

Смысл этого уравнения на макроскопическом (молярном) уровне таков: 1 моль или 100,09 г CaCO3 требует для осуществления полной реакции 2 моля или 72,92 г HCl, в результате чего получается по 1 молю CaCl2 (110,99 г/моль), CO2 (44,01 г/моль) и H2O (18,02 г/моль). По этим численным данным нетрудно убедиться, что в данной реакции выполняется закон сохранения массы.

Интерпретация уравнения (11) на микроскопическом (молекулярном) уровне не столь очевидна, поскольку карбонат кальция представляет собой соль, а не молекулярное соединение, а потому нельзя понимать химическое уравнение (11) в том смысле, что 1 молекула карбоната кальция CaCO3 реагирует с 2 молекулами HCl. Тем более молекула HCl в растворе вообще диссоциирует (распадается) на ионы H+ и Cl—. Таким образом более правильным описанием того, что происходит в этой реакции на молекулярном уровне, дает уравнение:

  • CaCO3(тв.) + 2H+(водн.) → Ca2+(водн.) + CO2(г.) + H2O(ж.) (12)

Здесь в скобках сокращенно указано физическое состояние каждого сорта частиц (тв. — твердое, водн. — гидратированный ион в водном растворе, г. — газ, ж. — жидкость).

Уравнение (12) показывает, что твердый CaCO3 реагирует с двумя гидратированными ионами H+, образуя при этом положительный ион Ca2+, CO2 и H2O. Уравнение (12) как и другие полные химические уравнения не дает представления о молекулярном механизме реакции и менее удобно для подсчета количества веществ, однако, оно дает лучшее описание происходящего на микроскопическом уровне.

Закрепите полученные знания о составлении химических уравнений, самостоятельно разобрав пример с решением:

Надеюсь из урока 13 «Составление химических уравнений» вы узнали для себя что-то новое. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник: https://himi4ka.ru/arhiv-urokov/urok-13-sostavlenie-himicheskih-uravnenij.html

Метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций)

Как уравнять реакцию

Спецификой многих ОВР является то, что при составлении их уравнений подбор коэффициентов вызывает затруднение. Для облегчения подбора коэффициентов чаще всего используют метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций). Рассмотрим применение каждого из этих методов на примерах.

Метод электронного баланса

В его основе лежит следующее правило: общее число электронов, отдаваемое атомами-восстановителями, должно совпадать с общим числом электронов, которые принимают атомы-окислители.

В качестве примера составления ОВР рассмотрим процесс взаимодействия сульфита натрия с перманганатом калия в кислой среде.

  1. Сначала необходимо составить схему реакции: записать вещества в начале и конце реакции, учитывая, что в кислой среде MnO4— восстанавливается до Mn2+ (см. схему):

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

Na2S+4O3 + KMn+7O4 + H2SO4 = Na2S+6O4 + Mn+2SO4 + K2SO4 + H2O

Из приведенной схемы понятно, что в процессе реакции происходит увеличение степени окисления серы с +4 до +6, таким образом, S+4 отдает 2 электрона и является восстановителем. Степень окисления марганца уменьшилась от +7 до +2, т.е. Mn+7 принимает 5 электронов и является окислителем.

  1. Составим электронные уравнения и найдем коэффициенты при окислителе и восстановителе.

S+4 – 2e— = S+6           ¦ 5  восстановитель, процесс окисления

Mn+7 +5e— = Mn+2     ¦ 2  окислитель, процесс восстановления

Чтобы число электронов, отданных восстановителем, было равно числу электронов, принятых восстановителем, необходимо:

  • Число электронов, отданных восстановителем, поставить коэффициентом перед окислителем.
  • Число электронов, принятых окислителем, поставить коэффициентом перед восстановителем.

Таким образом, 5 электронов, принимаемых окислителем Mn+7, ставим коэффициентом перед восстановителем, а 2 электрона, отдаваемых восстановителем S+4 коэффициентом перед окислителем:

5Na2S+4O3 + 2KMn+7O4 + H2SO4 = 5Na2S+6O4 + 2Mn+2SO4 + K2SO4 + H2O

  1. Далее надо уравнять количества атомов элементов, не изменяющих степень окисления, в такой последовательности: число атомов металлов, кислотных остатков, количество молекул среды (кислоты или щелочи). В последнюю очередь подсчитывают количество молекул образовавшейся воды.

Итак, в нашем случае число атомов металлов в правой и левой частях совпадают.

По числу кислотных остатков в правой части уравнения найдем коэффициент для кислоты.

В результате реакции образуется 8 кислотных остатков SO42-, из которых 5 – за счет превращения 5SO32- → 5SO42-, а 3 – за счет молекул серной кислоты 8SO42-— 5SO42- = 3SO42-.

Таким образом, серной кислоты надо взять 3 молекулы:

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

  1. Аналогично, находим коэффициент для воды по числу ионов водорода, во взятом количестве кислоты

6H+ + 3O-2 = 3H2O

Окончательный вид уравнения следующий:

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

Признаком того, что коэффициенты расставлены правильно является равное количество атомов каждого из элементов в обеих частях уравнения.

Ионно-электронный метод (метод полуреакций)

Реакции окисления-восстановления, также как и реакции обмена, в растворах электролитов происходят с участием ионов. Именно поэтому ионно-молекулярные уравнения ОВР более наглядно отражают сущность реакций окисления-восстановления.

При написании ионно-молекулярных уравнений, сильные электролиты записывают в виде ионов, а слабые электролиты, осадки и газы записывают в виде молекул (в недиссоциированном виде).

В ионной схеме указывают частицы, подвергающиеся изменению их степеней окисления, а также характеризующие среду, частицы: H+ — кислая среда, OH— — щелочная среда и H2O – нейтральная среда.

Рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в кислой среде.

  1. Сначала необходимо составить схему реакции: записать вещества в начале и конце реакции:

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

  1. Запишем уравнение в ионном виде, сократив те ионы, которые не принимают участие в процессе окисления-восстановления:

SO32- + MnO4— + 2H+ = Mn2+ + SO42- + H2O

  1. Далее определим окислитель и восстановитель и составим 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+

  1. Находим коэффициент для окислителя и восстановителя, учитывая, что окислитель присоединяет столько электронов, сколько отдает восстановитель в процессе окисления-восстановления:

MnO4— + 8H+ + 5e— = Mn2+ + 4H2O        ¦2             окислитель, процесс восстановления

SO32- + H2O — 2e— = SO42- + 2H+              ¦5             восстановитель, процесс окисления

  1. Затем необходимо 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

  1. Запишем молекулярное уравнение, которое имеет следующий вид:

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

Далее 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—

Также, как и предыдущем примере, окислителем является MnO4—, а восстановителем SO32-.

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, процесс восстановления

SO32- + 2OH—— 2e— = SO42- + H2O                  ¦3             восстановитель, процесс окисления

Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:

3SO32- + 2MnO4— + H2O =2 MnO2 + 3SO42- + 2OH—

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

И еще один пример — 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

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, процесс восстановления

SO32- + 2OH—— 2e— = SO42- + H2O               ¦1             восстановитель, процесс окисления

Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:

SO32- + 2MnO4— + 2OH— = 2MnО42- + SO42- + H2O

Na2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2K2MnO4 + 3Na2SO4 + 2KOH

Необходимо отметить, что не всегда при наличии окислителя и восстановителя, возможно самопроизвольное протекание ОВР. Поэтому для количественной характеристики силы окислителя и восстановителя и для определения направления реакции пользуются значениями окислительно-восстановительных потенциалов.

Источник: http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/metod-elektronnogo-balansa-ionno-elektronnyj-metod-metod-polureakcij.html

ЕГЭ, ОГЭ: как уравнять окислительно-восстановительную реакцию

Как уравнять реакцию

Самое первое задание второй части ЕГЭ и ОГЭ по химии, где нужно дать развернутый ответ, касается окислительно-восстановительных реакций (ОВР). Также знание этой темы необходимо для выполнения задания №21 в ЕГЭ и задания №14 в ОГЭ. Попробуем разобраться, что же это такое — ОВР, и как их правильно записывать и уравнивать.

Овр — это реакции, в которых атомы обмениваются электронами и меняют свои степени окисления.

Например, образование молекулы воды:

Атомы кислорода забирают электроны у атомов водорода.

Атомы, принимающие электроны — окислители, а отдающие — восстановители

Рассмотренная реакция относится к межмолекулярным ОВР, так как атомы окислителя и восстановителя находятся в разных молекулах. В случаях, когда они находятся в составе одной молекулы, ОВР называют внутримолекулярными (например: 2H2O = 2H2 + O2).

Бывают реакции, в которых атомы одного и того же химического элемента играют роль и окислителя и восстановителя. Это реакции диспропорционирования. В них часть одинаковых атомов понижает степень окисления, а другая часть повышает.

Например, в реакции 2H2O2 = 2H2O + O2 часть атомов кислорода из степени окисления -1 переходит в -2, а часть из -1 в 0. Если же атомы одного и того же химического элемента переходят из разных степеней окисления в одну — то это реакции репропорционирования.

В реакции SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O в левой части есть атомы S в степени окисления +4 и -2, а переходят они в степень окисления 0.

Поговорим о методах уравнивания ОВР. Число атомов химических элементов в левой и правой части уравнения должно быть одинаковым — это закон сохранения массы. Как правильно и быстро подобрать коэффициенты? Есть два метода.

Число отданных и принятых электронов должно быть равно!

Для того, чтобы уравнять число отданных и принятых электронов, подберем наименьшее общее кратное для чисел 1 и 2 — это 2. Первую полуреакцию умножаем на 2, вторую — на 1, и с учетом умножающих коэффициентов записываем суммарную реакцию:

Перенесем полученные коэффициенты в полное уравнение химической реакции. Перед HNO3 и NO2 поставим 2. Однако, видимо, что часть нитрат ионов пошла на образование нитрата меди, и в правой части атомов азота не 2, а 4. Поэтому перед молекулой HNO3 удваиваем коэффициент. Проверим атомы H. В левой части их 4, значит перед H2O ставим 2.

Коэффициенты найдены. Как видите, после составления электронного баланса, нам понадобились дополнительные действия для поиска верных коэффициентов. Можно воспользоваться более удобным методом.

Метод ионно-электронных схем

В данном методе при составлении полуреакций используют реально существующие в растворе частицы (ионы, если вещество электролит, и молекулы, если вещество слабый электролит или не распадается на ионы вовсе).

Для той же самой реакции взаимодействия меди и концентрированной HNO3 составим полуреакции. Азотная кислота является электролитом, поэтому атом N(+5) в растворе существует в виде нитрат иона NO3(-).

А полученный в ходе реакции оксид NO2 не является электролитом. Он и будет фигурировать в полуреакции:

Нужно уравнять правую и левую части. Для этого воспользуемся правилами:

В кислой или нейтральной среде:1.Недостаток атомов O уравниваем молекулами воды 2.Недостаток атомов H уравниваем протонами (H+) 3.Если в нейтральной среде в левой части возникают протоны, добавляем в правую и левую часть уравнения гидроксо-группы для образования молекул воды. В щелочной среде:1.Недостаток атомов O уравниваем гидроксо-группами (OH-), взятыми в 2-хкратном избытке 2.Недостаток атомов H уравниваем молекулами воды.

В нашем случае среда кислая. Поэтому в правой части полуреакции добавляем молекулу H2O для уравнивания атомов O, а в левой части два протона для уравнивания атомов H. Суммарный заряд всех ионов в левой части полуреакции составил +1, а в правой части 0. Значит система приняла 1 электрон:

Такими же рассуждениями записываем полуреакцию с участием меди, находим наименьшее общее кратное, и с учетом умножающих коэффициентов записываем суммарное уравнение:

Нам остается просто перенести полученные коэффициенты в уравнение реакции:

Как видно, количество протонов и молекул воды в результате использования данного метода получается автоматически.

Метод ионно-электронных схем в сравнении с методом электронного баланса правильнее отражает химию протекания окислительно-восстановительных реакций, так как показывает реально существующие в растворе частицы.

В дальнейших публикациях рассмотрим применение метода ионно-электронных схем в нейтральной и щелочной среде, а также при уравнивании органических реакций.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5a2bf7bb2480900f4fe096b0/5aaba2643dceb78be268ffe1

Коэффициенты в химических уравнениях — как правильно расставлять и уравнивать

Как уравнять реакцию

Всем достоверно известно, что диоксид углерода (СО2) и вода (Н2О) образуются в результате горения метана (СН4) в кислороде (О2). Это химическое явление элементарное и вполне логическое. Саму реакцию можно обозначить следующим уравнением: СН4+О2→СО2+Н2О.

Если ученик решил более углублённо заняться изучением этой удивительной науки, то наверняка ему будет интересно постараться извлечь из этого примера химического уравнения гораздо больше ценной информации, нежели просто просмотреть запись всех реагентов, а также продуктов реакции.

Уравнение относится к категории неполных, из-за чего неподготовленный ученик не может быстро посчитать, сколько именно молекул О2 уходит на одну молекулу метана, а также какое количество молекул диоксид углерода и воды можно получить в сумме. В такой ситуации может помочь дополнительная запись данных перед соответствующими молекулярными формулами (численные стехиометрические коэффициенты).

Указанные цифры будут обозначать, сколько именно молекул каждого вида будет принимать активное участие в химической реакции. В химии часто используется стехиометрия (направление науки, которое занимается изучением количественного соотношения между веществами, вступившими в реакцию и сформированными во время этого процесса продуктами) для переноса зарядов.

Чтобы ученик мог логическим образом закончить составление уравнения, необходимо усвоить одно, но очень важное правило: в обеих частях примера должно присутствовать равное число атомов каждой разновидности. Во время химических реакций не образуются новые атомы, а также не происходит ликвидация имеющихся молекул. Именно это правило базируется на законе сохранения массы, что тоже нужно запомнить.

Востребованные сегодня онлайн-калькуляторы позволяют найти ответы на самые сложные задания, а также выстроить поэтапно алгоритм решения более сложных упражнений.

Правильная запись реакций

Различные примеры того, как можно уравнивать химические реакции позволяют ученикам лучше усвоить то, каким именно образом принято расставлять коэффициенты в уравнениях.

Для избежания грубых ошибок нужно подробно разобраться во всех нюансах.

Если ученику необходимо записать правильное уравнение, которое сможет подтвердить базовые характеристики метана, тогда ему следует выбрать один из следующих вариантов:

  1. Элементарное горение в воздухе кислорода.
  2. Специфическое галогенирование (специфическое взаимодействие с элементом типа VIIA).

Стоит отметить, что для первого варианта в левой части пишут первоначальное вещество, а вот в правой подробно описаны полученные во время реакции продукты.

После тщательной проверки количества атомов можно сформировать оптимальную финальную запись происходящего процесса.

Во время произведённых экспериментов специалистами было доказано, что в результате горения метана в кислороде неизбежно происходит своеобразный экзотермический процесс. В итоге возникает углекислый газ и водяной пар.

Чтобы уметь правильно расставлять коэффициенты в химических уравнениях, необходимо прибегнуть к действующему закону сохранения массы веществ.

Лучше всего начинать процесс уравнения с определения точного количества атомов углерода. На финальном этапе остаётся только выполнить все необходимые расчёты для водорода, чтобы после этого иметь возможность проверить количество кислорода. Базовые значения задействованных элементов можно узнать из специальной таблицы.

Ключевые нюансы

Для правильного решения поставленных задач ученики обязательно должны знать, что собой представляет балансировка химических уравнений. Элементарное уравнение необходимо для того, чтобы из самого обычного примера получить максимально развёрнутый результат.

Проще всего начинать изучение этой темы с углерода. В левой части присутствует всего один атом С, который является неотъемлемым компонентом состава молекулы СН4. А вот с правой стороны содержится одна молекула С, которая дополняет состав СО2.

Это значит, что в двух присутствующих частях итоговое количество атомов углерода максимально совпадает, из-за чего нет необходимости выполнять какие-либо действия. Просто для лучшего понимания всех нюансов можно поставить единицу в качестве коэффициента перед молекулами с углеродом.

Итоговая формула примет следующий вид: 1СН4+О2→1СО2+Н2О.

После всех проделанных манипуляций можно подсчитать количество атомов водорода. С левой стороны присутствует четыре атома H в составе СН4, а вот с правой — только два атома, которые входят в состав Н2О.

После этого остаётся только всё уровнять. Для этих целей достаточно записать коэффициент 2 перед молекулой Н2О. В итоге не только в реагентах, но и в полученных продуктах будет по четыре молекулы водорода.

Формула будет выглядеть так: 1СН4+О2→1СО2+2Н2О.

Во время расстановки коэффициентов методом электронного баланса очень важно не только разбираться в химии, но и владеть элементарными математическими навыками. Если изучить этот пример — 1СН4+2О2→1СО2+2Н2О, то можно понять, как выглядит полноценное уравнение исследуемой химической реакции. В этом случае полностью соблюдается закон о сохранении имеющейся массы.

Число атомов, которые вступают в сложную реакцию, максимально совпадает с итоговым количеством веществ определённого сорта по окончании реакции.

Но ученику нужно хорошо понимать тот факт, что возникающая реакция представляет собой весьма специфическую последовательность отдельных промежуточных стадий.

Но даже успешное уравнение не может раскрыть всю информацию об изучаемом молекулярном механизме.

Понятие ОВР в химии

В учебной литературе подробно описано то, что даже самые сложные уравнения можно уровнять.

Но для этих целей понадобятся знания в сфере того, как управлять методом электронного баланса либо полуреакций.

Существует определённая последовательность всех манипуляций, которая была разработана специалистами для поэтапной расстановки всех коэффициентов в реакциях двух категорий:

  1. Элементарное разложение.
  2. Специальное замещение.

Для избежания грубых ошибок на первом этапе правильно расставляют степени окисления возле каждого задействованного элемента. В этом случае нужно учитывать ряд рекомендаций:

  • Показатель окисления всегда равен нулю у простых компонентов.
  • Если в состав соединения входит три и более элемента, тогда у первого вещества проявляется положительная характеристика, а вот у крайнего только отрицательное. Необходимый центральный элемент высчитывают исключительно при помощи математических знаний, но в итоге должен получиться ноль.
  • В соединении бинарного типа степень окисления соответствует нулю.

После проделанных манипуляций учащемуся нужно выбрать те ионы либо атомы, показатель степени окисления которых можно преобразовать. Количеством электронов можно показывать при помощи знаков + и -. А также нельзя забывать о необходимости определить наименьшее кратное. Во время деления НОК можно находить максимально достоверный результат.

Определение коэффициентов

Лучше всего разобраться во всех нюансах на конкретном примере. Специалисты рекомендуют рассмотреть тринитротолуол (ТНТ) С7Н5 N 3О6. Этот элемент отлично соединяется с кислородом, благодаря чему образуется Н2О, СО2, а также N2. Чтобы не запутаться, данные могут записаться в виде обычного уравнения реакций, с которым нужно будет активно работать: C7H5N3O6+O2→CO2+H2O+N2.

Гораздо проще самостоятельно составлять максимально развёрнутую химическую задачу, базируясь во время этого на двух молекулах тринитротолуола, так как с левой стороны содержится нечётное количество атомов азота и водорода, а с правой записывают чётное число молекул.

Если изучить приведённый пример, то становится понятно, что атомы углерода, водорода и азота содержатся в соотношении 14:10:6. Но после нехитрых действий они подвергнутся изменениям. В итоге можно будет получить молекулы воды, диоксид углерода и азота (соотношение 5:14:3).

Полное химическое уравнение примет следующий вид — 4C7H5N3O6 + 21O2 → 28CO2 + 10H2O + 6N2. Пример несёт в себе много полезной информации, которая первым делом указывает на исходные вещества — конкретные реагенты, а также другие химические продукты. Во время реакции индивидуально сохраняются абсолютно все атомы каждого сорта.

Если попробовать умножить обе части уравнения на число Авогадро (NA=6,022·1023), то в итоге можно будет смело утверждать, что 4 моля ТНТ реагируют на 21 моль О2. После такого «контакта» могут сформироваться 28 молей СО2, 10 молей Н2О, а также 6 молей N2.

Решение классической задачи

Если учащемуся необходимо определить точный объём раствора хлороводорода 10%, стандартная плотность которого находится в пределах 1,05 г/мл, тогда нужно знать, что эта жидкость идеально подходит для полной ликвидации гидроксида кальция, неизбежно формирующегося в процессе гидролиза его карбида. Из химии всем хорошо известно, что во время этой процедуры в воздух выделяется специфический газ, объём которого составляет 8,96 л. Чтобы решить поставленную задачу без единой ошибки, нужно первым делом постараться составить уравнение для гидролиза карбида кальция.

Эта задача не является сложной, но только в том случае, если ученик хорошо усвоит все основные правила. Гидроксид кальция вступает во взаимодействие с хлороводородом, из-за чего происходит полноценная нейтрализация.

На финальном этапе формула примет такой вид: Са (ОН)2+2HCI = CaCl2+2H2O. Обязательно нужно записать точную массу кислоты, так как она неизбежно понадобится для дальнейших действий.

Остаётся установить объём задействованного раствора хлороводорода.

Абсолютно все расчёты по этой задаче должны выполняться в соответствии с коэффициентами стереохимического типа, что лишний раз подтверждает их актуальность.

Если учитывать то, что в большинстве случаев расстановка коэффициентов вызывает определённые затруднения, тогда нужно отработать схему действий на конкретных примерах.

Для лучшего понимания всех нюансов следует рассмотреть уравнение, которое связано с расстановкой важных данных в классической реакции окислительно-восстановительного типа.

Нужно разобраться со следующей формулой: Н2S+HMnO4=S+MnO2…

Ключевая особенность этой задачи в том, что ученику нужно максимально дополнить утерянный продукт реакции, чтобы в итоге иметь возможность перейти к указанию всех необходимых коэффициентов.

После правильной расстановки на положенные места базовых степеней окисления у каждого вещества в соединениях можно выполнить логический вывод, что первоначальные свойства проявляет только марганец, который понижает валентность.

Восстановительную способность в этой реакции лучшим образом демонстрирует сера, которая восстанавливается до простого вещества.

После окончательного составления электронного баланса остаётся правильно расставить коэффициенты в предполагаемую схему химического процесса. На этом задачу можно считать выполненной.

Необходимо дополнительно поработать над нахождением наименьшего общего кратного, чтобы правильно делить, а также умножать числа. Расстановке коэффициентов в уравнениях обязательно нужно уделять должное внимание, так как это одна из основных тем в многогранной и интересной химии.

Источник: https://nauka.club/khimiya/koeffitsienty-v-khimicheskikh-uravneniyakh.html

Делаем просто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: