Тема 4. ОВР в кислой среде

Реакции протекающие в кислой среде.
Рассмотрим сначала, как составляется уравнение реакции, протекающие в кислой среде.
Допустим, это окисление сульфита натрия перманганатом калия в кислой среде:
Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 → Na2SO4 + MnSO4 + H2O + K2SO4
С чего начать?
Первым делом «растворяем то, что растворяется», иначе говоря, растворимые соединения
разбиваем на анионы (отрицательно заряженные ионы) и катионы (положительно
заряженные ионы). Сильные электролиты записывают в виде ионов, а слабые
электролиты, газы и вещества, выпадающие в виде осадка, в виде молекул.
2Na+ + SO2-3 + K+ + MnO-4 + 2H+ + SO2-4→
→ 2Na+ + SO24- + 2K+ + SO2-4 + Mn2+ + SO2-4 + H2O
При внимательном рассмотрении можно выделить и выписать отдельно ионы, которые в
результате реакции претерпели изменения, и ионы, определяющие среду (по сути,
записываем сокращённое ионное уравнение):
SO2-3 + MnO-4 + H+ → SO2-4 + Mn2+ + H2O
Теперь следует разобраться в процессах, происходящих с ионами. Ион SO2-3
Превратился в ион SO2-4 , т.е. присоединил атом кислорода. В растворе находится в
избытке вода и катионы H+ (т.к. среда раствора кислая). Кислород, очевидно, отщепился
от воды. Изобразим схематически:
SO2-3 + H2O → SO2-4 + 2H+
Оставшиеся от этого процесса атомы водорода (входящие в состав воды) переходят в
раствор в виде катионов H+. Итак, недостающий атом кислорода добавлен. Теперь следует
сосчитать заряды левой и правой части схемы:
SO2-3 + H2O → SO2-4 + 2H+
-2
0
Они различны: сумма зарядов левой части -2, а правой 0. Это связано с переходом
электронов. Очевидно, в процессе реакций отдано два электрона :
SO2-3 + H2O -2ê → SO2-4 + 2H+ (окисление)
Электроны отданы ионом SO2-3, т.к. произошло окисление этого иона. Ион SO2-3 –
ВОССТАНОВИТЕЛЬ.
Рассмотрим что происходит с ионом MnO-4.
Он превратился в ион Mn2+, т.е. полностью потерял 4 атома кислорода. Они будут связаны
ионами водорода, которых в кислой среде избыток
MnO-4 + H+ → Mn2+ + H2O
Для того чтобы связать 4 атома кислорода в молекулы воды, требуется 8 ионов H+:
MnO-4 + 8H+ → Mn2+ + 4H2O (восстановление)
+7
+2
Устраним несоответствие в зарядах :
MnO-4 + 8H+ + 5ê → Mn2+ + 4H2O
Изменение заряда системы от +7 до +2 связано с присоединением 5 электронов.
Электроны принял ион MnO-4. Он является ОКИСЛИТЕЛЕМ.
Итак, мы получили два электронно-ионных уравнения. Запишем их вместе:
SO2-3 + H2O - 2ê → SO2-4 + 2H+
5
10
MnO-4 + 8H+ +5ê → Mn2+ + 4H2O
2
Уравняем число отданных и принятых электронов, найдя дополнительные множители: 5
и 2. Теперь умножаем каждое уравнение на свой множитель и одновременно почленно
складываем их (кроме электронов).
Получаем:
SO2-3 + H2O - 2ê → SO2-4 + 2H+
5
MnO-4 + 8H+ +5ê → Mn2+ + 4H2O 2
5SO2-3 + 5H2O + 2MnO-4 + 16H+ → 5SO2-4 + 10H+ + 2Mn2+ + 8H2O
Приводим подобные члены:
5SO2-3 + 2MnO-4 + 6H+ → 5SO2-4 + 2Mn2+ + 3H2O
Найдя коэффициенты перед ионами, ставим их в молекулярное уравнение:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4+ 3H2O
Вывод: при составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций методом
полуреакций надо помнить следующее:
1) В ионной форме записываются только формулы веществ, распадающихся в
растворах на ионы.
2) Во всех случаях сначала уравнивается число кислородных атомов.
3) В кислой среде кислород отдают молекулы воды, а связывается он ионами
водорода.