Определение ионно-электронного метода (баланс)

метод Он состоит из ряда шагов, которые необходимо выполнить, чтобы установить правильный баланс видов. Данную процедуру можно разделить на следующие этапы:

1) Напишите всю реакцию мы хотим сбалансировать. В свою очередь, если возможно, различают частицы, входящие в состав соединений, и переписывают реакцию в ее ионной форме, с заряженными частицами.

2) Напишите полуреакции, составляющие глобальную реакцию. Это включает в себя введение реагентов и продуктов в две разные полуреакции и идентифицировать какой из них окисление и какое из них сокращение. Для этого мы должны понимать, что разновидность который теряет электроны и остается положительно заряженным, увеличивает свою степень окисления, следовательно, это полуреакция окисления. Между тем, частицы, которые получают электроны, уменьшают свою степень окисления, так что это полуреакция восстановления.

3) Запишите уравновешенные полуреакции, это подразумевает завершение с электронами в игре и, При необходимости перепишите их так, чтобы на кону в каждом стояла одинаковая сумма денег. электроны. Для этого может потребоваться найти минимальный коэффициент, допускающий выравнивание.

4) Запишите глобальную реакцию как сумму предыдущих полуреакций. Если вышеуказанные шаги были выполнены правильно, электроны по обе стороны реакции должны компенсироваться. Наконец, реакция уравновешивается.

Типичный пример

\(A{{l}_{\left( s \right)}}+CuS{{O}_{4}}_{\left(ac \right)}\to ~A{{l}_{2 }}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}}_{\left(ac \right)}+~C{{u}_{\left( s \ правильно)}}~\)

1) Выявляем степени окисления:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}\) окисляется при переходе в \(A{{l}^{+3}}\) (Во-первых, алюминий находится в состоянии окисления 0 и переходит на +3)

• \(C{{u}^{+2}}\) восстанавливается до \(C{{u}_{\left( s \right)}}\) (Во-первых, медь находится в состоянии окисления +2 и переходит в 0)

2) Ионизируем соединения и идентифицируем реакции окисления и восстановления по отдельности:

\(A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}+~C{{u}^{+2}}_{\left(ac \right)}~\to ~A {{l}^{+3}}_{\left(ac\right)}+C{{u}_{\left(s\right)}}^{0}\)

Алюминий — это вид, который окисляется, а медь — это вид, который восстанавливается.

3) Этот шаг состоит в написании уравновешенных полуреакций:

• \(A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}\to ~A{{l}^{+3}}_{\left(ac \right)}+3~ {{e}^{-}}~\) Окисление

• \(C{{u}^{+2}}_{\left(ac \right)}+2~{{e}^{-}}\to ~C{{u}_{\left(s \right)}}^{0}~\) Сокращение

4) Если мы заметим, что в полуреакциях участвует не одинаковое количество электронов, поэтому мы должны уравновесить их таким образом, чтобы заряды, подлежащие обмену в обеих, были равны:

• \(2~x~\left( A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}\to ~A{{l}^{+3}}_{\left(ac \right)}+3~{{e}^{-}} \right)~\) Окисление

• \(3~x~(C{{u}^{+2}}_{\left(ac \right)}+2~{{e}^{-}}\to ~C{{u}_ {\left( s \right)}}^{0})~\) Сокращение

В Аннотация:

• \(2A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}\to ~2A{{l}^{+3}}_{\left(ac \right)}+6~ {{e}^{-}}~\) Окисление

• \(3C{{u}^{+2}}_{\left(ac \right)}+6~{{e}^{-}}\to ~3C{{u}_{\left(s \right)}}^{0}~\) Сокращение

5) Наконец, запишем глобальную равновесную реакцию, как сумму предыдущих реакций:

\(2A{{l}_{\left( s \right)}}^{0}+~3C{{u}^{+2}}_{\left(ac \right)}\to ~2A{ {l}^{+3}}_{\left(ac\right)}+~3C{{u}_{\left(s\right)}}^{0}\)

Мы переписываем уравнение выше с исходными соединениями:

\(2A{{l}_{\left( s \right)}}+3CuS{{O}_{4}}_{\left(ac \right)}\to ~A{{l}_{2 }}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}}_{\left(ac \right)}+~3C{{u}_{\left( s \ Правильно)}}\)

Есть два частных случая, когда реакции могут протекать в кислой или щелочной среде. Для тех случаев, лечение он несколько отличается, так как требует добавления веществ, позволяющих уравнять реакцию.

В случае кислой среды необходимо ввести Вода для баланса кислорода и водорода и, следовательно, мы увидим присутствие протонов (Н+), что укажет на тип среды. В то время как в щелочной среде может потребоваться добавление OH- (гидроксила) для правильного баланса.

Давайте посмотрим на пример

\(Cu{{S}_{\left(ac \right)}}+HN{{O}_{3}}_{\left(ac \right)}\to ~Cu{{\left(N{ {O}_{3}} \right)}_{2}}_{\left( ac \right)}+~N{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+S{{O}_{2}}_{\left(g \right)}+~ {{H}_{2}}{{O}_{\left(ac \right)}}\)

В присутствии азотной кислоты мы работаем в кислой среде.

1) Сначала определим степени окисления:

• \(~{{S}^{-2}}\) окисляется, переходя в \({{S}^{+4}}\) (Во-первых, Сера находится в степени окисления -2 и переходит в + 4)

• \({{N}^{+5}}\) восстанавливается при переходе в \({{N}^{+4}}\) (Сначала азот находится в степени окисления +5 и переходит в +4)

2) Ионизируем соединения и идентифицируем реакции окисления и восстановления по отдельности:

\({{S}^{-2}}_{\left(ac \right)}+~{{N}^{+5}}_{\left(ac \right)}~\to ~{{ S} ^ {+4}} _ {\ влево ( г \ вправо)} + ~ {{N} ^ {+ 4}} _ {\ влево ( г \ вправо)} \)

Сера — это вид, который окисляется, а азот — это вид, который восстанавливается.

3) Запишем уравновешенные полуреакции:

• \(~\) \(2~{{H}_{2}}{{O}_{\left(ac \right)}}+~{{S}^{-2}}_{\left ( ac \right)}~\to ~S{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+4{{H}^{+}}_{\left( ac \right) }+6~{{e}^{-}}\) Окисление

• \(2{{H}^{+}}_{\left(ac \right)}+\) \(N{{O}_{3}}{{^{-}}_{\left( ac \right)}}+1~{{e}^{-}}~\to ~N{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+~~{{H}_ {2}}{{O}_{\left(ac \right)}}~\) Сокращение

Как видно, добавление воды было необходимо в реакции окисления для правильного баланса водорода и кислорода.

4) Если мы заметим, что в полуреакциях участвует не одинаковое количество электронов, поэтому мы должны уравновесить их таким образом, чтобы заряды, подлежащие обмену в обеих, были равны:

• \(~\) \(2~{{H}_{2}}{{O}_{\left(ac \right)}}+~{{S}^{-2}}_{\left ( ac \right)}~\to ~S{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+4{{H}^{+}}_{\left( ac \right) }+6~{{e}^{-}}\) Окисление

• \(12{{H}^{+}}_{\left(ac \right)}+\) \(6N{{O}_{3}}{{^{-}}_{\left( ac \right)}}+6~{{e}^{-}}~\to ~6N{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+~~6{{H} 2}}{{O}_{\left(ac \right)}}~\) Сокращение

5) Наконец, мы выражаем глобальную сбалансированную реакцию в ответ на сумму рассматриваемых реакций:

\(2~{{H}_{2}}{{O}_{\left(ac \right)}}+~{{S}^{-2}}_{\left(ac \right)} +~12{{H}^{+}}_{\left(ac \right)}+\) \(6N{{O}_{3}}{{^{-}}_{\left(ac \right)}}\to ~S{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+4{{H}^{+}}_{\left(ac \right)}+ 6N{{O}_{2}}_{\left( g \right)}+~~6{{H}_{2}}{{O}_{\left(ac \Правильно)}}\)

Перепишем предыдущее уравнение с исходными соединениями с учетом того, что существуют виды, таких как H+, которые присутствуют как в реагентах, так и в продуктах и, следовательно, часть из них отменить

$Cu\{\{S\}\_\{\backslash left(ac\; \backslash right)\}\}+8HN\{\{O\}\_\{3\}\}\_\{\backslash left(ac\; \backslash right)\}\backslash to\; ~Cu\{\{\backslash left(N\{\{O\; \}\_\{3\}\}\; \backslash right)\}\_\{2\}\}\_\{\backslash left(\; ac\; \backslash right)\}+~6N\{\{O\}\_\{2\}\}\_\{\backslash left(\; g\; \backslash right)\}+S\{\{O\}\_\{2\}\}\_\{\backslash left(g\; \backslash right)\}+~\; 4\{\{H\}\_\{2\}\}\{\{O\}\_\{\backslash left(ac\; \backslash Правильно)\}\}\backslash )$