Chemija · Pamoka
Pusreakcijos ir redokso lygčių lyginimas
Sulyginkite pateiktų redokso reakcijos dalelių lygtį nurodytoje vandeninėje terpėje. Suvienodinkite elektronų skaičių, panaikinkite tik vienodus narius ir atskirai patikrinkite atomų skaičių bei krūvį.
Grįžti į chemijos planąBaigę pamoką, galėsite
- Sulyginti pusreakcijų lygtis rūgštinėje ir šarminėje terpėje.
- Padauginti pusreakcijų lygtis taip, kad elektronų skaičius būtų vienodas.
- Patikrinti terpę, sudedamąsias dalis ir krūvį galutinėje suminėje lygtyje.
Lyginimas prasideda nuo pateiktų cheminių duomenų
Redokso reakcijos lygties lyginimas prasideda nuo nurodytų reagentų ir produktų dalelių bei terpės. Nustatomi koeficientai, užtikrinantys atomų skaičiaus ir krūvio tvermę. Lyginimas neleidžia vienareikšmiškai numatyti produktų, neįrodo mechanizmo ir negarantuoja, kad siūlomas procesas vyksta greitai.
Lyginant lygtį rūgštinėje vandeninėje terpėje, pirmiausia sulyginami kitų elementų, išskyrus H ir O, atomų skaičiai, tada deguonies atomų skaičius sulyginamas naudojant H₂O, vandenilio – naudojant H⁺, o krūvis – naudojant elektronus. Šarminei terpei skirtoje lygtyje tinkamai naudojami OH⁻ ir vanduo. Terpė yra uždavinio dalis, o ne dekoratyvi fazės žyma.
Suderinkite permanganato ir geležies pusreaktes rūgštinėje terpėje
Duotąją redukcijos pusreaktę MnO₄⁻ → Mn²⁺ rūgštinėje terpėje išlyginkite taip: MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ → Mn²⁺ + 4 H₂O. Abiejose pusėse yra po vieną Mn, keturis O ir aštuonis H atomus; įskaičiavus elektronus, kiekvienos pusės krūvis yra +2.
Geležies oksidacijos pusreaktė yra Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻. Padauginkite ją iš 5 ir sudėkite abi pusreaktes. Panaikinus elektronus, gaunama MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 Fe²⁺ → Mn²⁺ + 4 H₂O + 5 Fe³⁺. Bendrasis krūvis kiekvienoje pusėje yra +17. Mn oksidacijos laipsnis kinta +7 → +2, o Fe – +2 → +3.
Naudokite nurodytus šarminės terpės produktus
Atskiroje duotojoje reakcijoje šarminėje terpėje permanganatas redukuojasi iki MnO₂, o sulfitas oksiduojasi iki sulfato. Redukcijos pusreaktė yra MnO₄⁻ + 2 H₂O + 3 e⁻ → MnO₂ + 4 OH⁻; oksidacijos pusreaktė yra SO₃²⁻ + 2 OH⁻ → SO₄²⁻ + H₂O + 2 e⁻.
Redukcijos pusreaktę padauginkite iš 2, o oksidacijos – iš 3, panaikinkite šešis elektronus ir suprastinkite vienodus vandens bei hidroksido jonų narius. Suminė lygtis yra 2 MnO₄⁻ + 3 SO₃²⁻ + H₂O → 2 MnO₂ + 3 SO₄²⁻ + 2 OH⁻. Kiekvienos pusės atomų sudėtis yra Mn₂S₃O₁₈H₂, o krūvis – −8. Šioje galutinėje šarminės terpės lygtyje H⁺ nelieka.
| Balanso etapas | Subalansuota išraiška | Elektronų skaičius | Patikra |
|---|---|---|---|
| Redukcija ×2 | 2 MnO₄⁻ + 4 H₂O + 6 e⁻ → 2 MnO₂ + 8 OH⁻ | Sunaudojama 6 e⁻ | Padauginti kiekvieną koeficientą |
| Oksidacija ×3 | 3 SO₃²⁻ + 6 OH⁻ → 3 SO₄²⁻ + 3 H₂O + 6 e⁻ | Susidaro 6 e⁻ | Tie patys šeši elektronai susiprastina |
| Suminė lygtis | 2 MnO₄⁻ + 3 SO₃²⁻ + H₂O → 2 MnO₂ + 3 SO₄²⁻ + 2 OH⁻ | Suminėje lygtyje elektronų nėra | Suprastinti abiejose pusėse esantį vandenį ir hidroksido jonus |
| Atskirai apskaičiuotos sumos | Mn₂S₃O₁₈H₂ kiekvienoje pusėje | Krūvis −8 kiekvienoje pusėje | Sutampa ir atomų skaičius, ir krūvis |
Balanso sudarymas atsižvelgiant į terpę ir nurodytus produktus – MnO₂ ir sulfatą – šarminiame vandeniniame tirpale. Eilutėse pateikiamos iš atitinkamų daugiklių padaugintos pusreakčių lygtys, suprastinimas ir galutinė nepriklausoma atomų bei krūvio patikra. Lentelėje sekamas bendrasis balansas; reakcijos mechanizmas joje nenurodomas.
Po suprastinimo atlikite nepriklausomas patikras
Jei iš rūgštinėje terpėje išlygintos lygties gaunate šarminės terpės lygtį, į abi puses pridėkite vienodą OH⁻ kiekį, kad jie susijungtų su H⁺, tada suprastinkite vandens narius. Negalima tiesiog išbraukti H⁺ iš vienos pusės. Dauginant pusreaktę, dauginami visi jos koeficientai, įskaitant elektronų koeficientą.
Galiausiai dar kartą suskaičiuokite kiekvieno elemento atomus ir bendrąjį krūvį visoje lygtyje. Vien sėkmingas elektronų panaikinimas neleidžia aptikti visų atomų skaičiaus klaidų. Interpretuodami galutinę lygtį, nepamirškite duotųjų produktų ir terpės.
Išnagrinėti pavyzdžiai
Derinkite penkių elektronų redukciją rūgštinėje terpėje
Naudokite nurodytas MnO₄⁻/Mn²⁺ ir Fe²⁺/Fe³⁺ daleles rūgštinėje terpėje. Sudarykite visą suminę lygtį.
- Redukcija: MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ → Mn²⁺ + 4 H₂O.
- Oksidacija: Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻; visus koeficientus padauginkite iš 5.
- Sudėkite ir panaikinkite penkis elektronus.
- Patikrinkite, ar abiejose pusėse atomų sudėtis yra Mn₁O₄H₈Fe₅, o bendrasis krūvis – +17.
MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 Fe²⁺ → Mn²⁺ + 4 H₂O + 5 Fe³⁺ nurodytoje rūgštinėje terpėje.
Trijų ir dviejų elektronų pusreakčių sujungimas
Naudokite apskaitos lentelėje pateiktas dvi šarminės terpės pusreaktes. Raskite jų dauginimo koeficientus ir bendrą pokytį.
- Mažiausias bendras elektronų skaičių 3 ir 2 kartotinis yra 6.
- Redukcijos pusreaktę padauginkite iš 2, o oksidacijos pusreaktę – iš 3.
- Sudėję pusreaktes, abiejose pusėse panaikinkite šešis elektronus, tris vandens molekules ir šešis hidroksido jonus.
- Patikrinkite, ar abiejose pusėse atomų sudėtis yra Mn₂S₃O₁₈H₂, o bendrasis krūvis – −8.
2 MnO₄⁻ + 3 SO₃²⁻ + H₂O → 2 MnO₂ + 3 SO₄²⁻ + 2 OH⁻; H⁺ ir elektronų nelieka.
Pabandykite patys
Ar vien algebrinis lygties išlyginimas leidžia vienareikšmiškai numatyti reakcijos produktus?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Pateiktos cheminės dalelės ir terpė yra pradiniai cheminiai duomenys lygčiai išlyginti.
Koks bendras elektronų skaičius leidžia suderinti pusreakcijas, kuriose dalyvauja 3 ir 2 elektronai?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
6 elektronai.
Jas padauginkite atitinkamai iš 2 ir 3.
Ar pereinant prie šarminės terpės galima tiesiog pašalinti H⁺ iš vienos lygties pusės?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Į abi lygties puses pridėkite vienodą kiekį OH⁻, sudarykite vandenį ir nuosekliai suprastinkite.
Kokius du nepriklausomus galutinius patikrinimus reikia atlikti, be elektronų suprastinimo?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Elementų atomų skaičiaus ir bendrojo krūvio patikrinimus.
Abu dydžiai turi sutapti visos lygties reagentų ir produktų pusėse.
Ką verta įsidėmėti
- Prieš išlygindami lygtį, nurodykite produktus ir terpę.
- Padauginkite visus kiekvienos pusreaktės koeficientus taip, kad elektronų skaičius sutaptų.
- Vienodus narius suprastinkite tik sudėję visas pusreakčių lygtis.
- Dar kartą suskaičiuokite atomus ir krūvį bendrojoje lygtyje.
Šaltiniai
Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.