Schritte, Beispiele, Übungen für Redox -Gleichgewichtsmethoden

Er Redoxausgleichsmethode Es ist eines, das es ermöglicht, die chemischen Gleichungen von Redoxreaktionen auszugleichen, die ansonsten Kopfschmerzen wären. Hier ein oder mehrere Artenaustauschelektronen; Derjenige, der sie spendet oder verliert.

Bei dieser Methode ist es wichtig, die Oxidationszahlen dieser Arten zu kennen, da sie zeigen, wie viele Elektronen durch Mol gewonnen oder verloren haben. Dank dessen ist es möglich, die elektrischen Gebühren auszugleichen, indem sie in den Gleichungen die Elektronen schreiben, als wären sie Reaktanten oder Produkte.

Allgemeine Halbverdiener einer Redoxreaktion mit den drei Protagonisten während ihres Ausgleichs: H+, H2O und OH-. Quelle: Gabriel Bolívar.

Das überlegene Bild zeigt, wie Elektronen effektiv und^- Sie werden als Reagenzien platziert, wenn die oxidierende Spezies sie gewinnt; Und als Produkte, wenn die reduzierende Art sie verliert. Beachten Sie, dass es notwendig ist, die Konzepte der Oxidations- und Oxidationszahlen zu beherrschen, um diese Art von Gleichungen auszugleichen.

Die Art h⁺, H₂Oder und oh^-, Abhängig vom pH -Wert des Reaktionsmedium. Wenn das Medium Säure ist, wenden wir uns zu h zu⁺; Aber wenn im Gegenteil das Medium grundlegend ist, dann verwenden wir das OH^- Zum Ausgleich.

Die Natur der Reaktion selbst bestimmt, was der pH -Wert des Mediums sein soll. Deshalb zeigt die endgültige ausgewogene Gleichung, obwohl es durch Annahme eines Säure- oder Basismediums ausgeglichen werden kann⁺ und oh^-.

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Schritte

- Allgemein

Überprüfen Sie die Oxidationszahlen der Reagenzien und Produkte

Angenommen, die folgende chemische Gleichung:

Cu (s) + Agno₃(Ac) → cu (nein₃)₂ + AG (s)

Dies entspricht einer Redoxreaktion, bei der eine Änderung der Oxidationszahlen der Reagenzien auftritt:

Cu⁰(s) + Ag⁺NEIN₃(AC) → Cu²⁺(NEIN₃)₂ + AG (s)⁰

Identifizieren Sie oxidierende und reduktive Spezies

Die oxidierende Spezies gewinnt Elektronen, die die reduzierenden Spezies oxidieren. Daher nimmt seine Oxidationszahl ab: Sie wird weniger positiv. In der Zwischenzeit nimmt die Oxidationszahl der reduzierenden Spezies zu, da sie Elektronen verliert: Sie wird positiver.

Somit wird in der vorherigen Reaktion das Kupfer oxidiert, da es von Cu abgeht⁰ zu cu²⁺; Und Silber ist reduziert, weil es von Ag geht⁺ A Ag⁰. Kupfer ist die reduzierende Spezies und Silber die oxidierende Spezies.

Schreiben Sie die Semi -Reaktionen und Balance Atome und Lasten

Erkennen, welche Spezies Elektronen gewinnen oder verlieren, werden Redox -Semi -Reaktionen sowohl für die Reduktionsreaktion als auch für die Oxidation geschrieben:

Cu⁰ → cu²⁺

Ag⁺ → Ag⁰

Kupfer verliert zwei Elektronen, während Silber einen gewinnt. Wir platzieren die Elektronen in beiden Semi -Reaktionen:

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Cu⁰ → cu²⁺ + 2e^-

Ag⁺ + Und^- → Ag⁰

Beachten Sie, dass die Lasten in beiden Semi -Reaktionen ausgeglichen bleiben; Wenn sie jedoch hinzugefügt würden, würde das Gesetz der Erhaltung der Materie verletzt: Die Anzahl der Elektronen muss in den beiden Semi -Reaktionen gleich sein. Daher wird die zweite Gleichung mit 2 multipliziert und die beiden Gleichungen werden hinzugefügt:

(Cu⁰ → cu²⁺ + 2e^-) x 1

(Ag⁺ + Und^-  → Ag⁰) x 2 

Cu⁰ + 2AG⁺ + 2e^- → cu²⁺ + 2AG⁰ + 2e^-

Die Elektronen werden so aufgehoben, dass sie an den Seiten der Reagenzien und Produkte stehen:

Cu⁰ + 2AG⁺ → cu²⁺ + 2AG⁰

Dies ist die globale ionische Gleichung.

Ersetzen Sie Koeffizienten der Ionengleichung in der allgemeinen Gleichung

Schließlich bewegen sich die stöchiometrischen Koeffizienten der vorherigen Gleichung in die erste Gleichung:

Cu (s) + 2agno₃(Ac) → cu (nein₃)₂ + 2AG (s)

Beachten Sie, dass die 2 mit dem Agno positioniert war₃ Weil in diesem Salz das Silber wie Ag ist⁺, Und das gleiche gilt für Cu (nein₃)₂. Wenn diese Gleichung am Ende nicht ausgeglichen ist, wird die Punktzahl erzielt.

Die in den vorherigen Schritten vorgeschlagenen Gleichung könnte direkt von Tanteo ausgeglichen werden. Es gibt jedoch Redoxreaktionen, die ein saures Medium (H) benötigen⁺) oder grundlegend (oh^-) stattfinden. In diesem Fall kann es nicht ausgewogen werden, wenn man annimmt, dass das Medium neutral ist. wie es gerade angezeigt wurde (es wurde nicht hinzugefügt oder h⁺ Und entweder oh^-).

Andererseits ist es zweckmäßig zu wissen, dass die Halbreaktionen die Atome, Ionen oder Verbindungen (meistens Oxide) geschrieben haben. Dies wird im Abschnitt Übungen hervorgehoben.

- In saurem Medium ausbalancieren

Wenn das Medium Säure ist, müssen Sie an den beiden Semi -Reaktionen anhalten. Diesmal ignorieren wir zum Zeitpunkt des Gleichgewichts die Sauerstoff- und Wasserstoffatome und auch die Elektronen. Elektronen werden am Ende ausgleichen.

Dann fügen wir auf der Reaktionsseite mit weniger Sauerstoffatomen Wassermoleküle hinzu, um es auszugleichen. Auf der anderen Seite balancieren wir die Hydringen mit H -Ionen aus⁺. Und schließlich fügen wir die Elektronen hinzu und gehen nach den bereits ausgesetzteren allgemeinen Schritten fort.

- Ausgleich in Basismedium

Wenn das Medium grundlegend ist, ist es mit einem kleinen Unterschied in der sauren Umgebung wie in der sauren Umgebung: Diesmal wird auf der Seite, wo es mehr Sauerstoff gibt, ein Wassermoleküle, das diesem überschüssigen Sauerstoff entspricht, befindet. Und auf der anderen Seite, oh Ionen^- Wasserdauer auszugleichen.

Schließlich werden die Elektronenbilanz, die beiden Halbreaktionen hinzugefügt, und die Koeffizienten der globalen Ionengleichung in der allgemeinen Gleichung werden ersetzt.

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Beispiele

Die folgenden Redoxgleichungen ohne Gleichgewicht und ausgewogener dienen als Beispiele, um zu beobachten, wie viel Veränderung nach der Anwendung dieser Balancemethode:

P₄ + Clo^- → po₄^3- + Cl^- (ohne Gleichgewicht)

P₄ + 10 clo^- + 6 h₂O → 4 po₄^3- + 10 Cl^- + 12 h⁺ (Ausgeglichene halbe Säure)

P₄ + 10 clo^- + 12 Oh^- → 4 po₄^3- + 10 Cl^- + 6 h₂O (Grundmedium ausgeglichen)

Yo₂ + Kno₃ → i^- + Kio₃ + NEIN₃^- (ohne Gleichgewicht)

3i₂ + Kno₃ + 3H₂O → 5i^- + Kio₃ + NEIN₃^- + 6h⁺ (Ausgeglichene halbe Säure)

Cr₂ENTWEDER₂^7- + Hno₂ → Cr³⁺ + NEIN₃^{- -} (ohne Gleichgewicht)

3HNO₂ + 5H⁺ + Cr₂ENTWEDER₂^7- → 3no₃^- +2cr³⁺ + 4H₂O (ausgewogener Säure -Gleichgewicht)

Übungen

Übung 1

Gleichung der folgenden Gleichung in Basismedium:

Yo₂ + Kno₃ → i^- + Kio₃ + NEIN₃^-

Allgemeine Schritte

Wir beginnen damit, die Oxidationszahlen der Arten zu schreiben, die wir vermuten, verrostet oder reduziert; In diesem Fall Jodatome:

Yo₂⁰ + Kno₃ → i^- + Ki⁵⁺ENTWEDER₃ + NEIN₃^-

Beachten Sie, dass Jod oxidiert und gleichzeitig reduziert wird, sodass wir seine beiden jeweiligen Halbreaktionen schreiben:

Yo₂ → i^- (Reduktion für jedes i^- 1 Elektron wird verbraucht)

Yo₂  → io₃^- (Oxidation für jeden IO₃^- 5 Elektronen werden freigesetzt)

In Oxidation Semi -Light platzieren wir den Anion IO₃^-, und nicht zum Atom von Jod wie ich⁵⁺. Wir balancieren die Jodatome:

Yo₂ → 2i^-

Yo₂  → 2₃^-

Ausgleich in Basismedium

Jetzt konzentrieren wir uns auf das Schwingen im Basismedium der halbwaren Reaktion der Oxidation, da es eine sauerstoffhaltige Spezies hat. Wir fügen auf der Seite der Produkte die gleiche Anzahl von Wassermolekülen wie Sauerstoffatome hinzu:

Yo₂  → 2₃^- + 6h₂ENTWEDER

Und auf der linken Seite balancieren wir die Hydringen mit OH aus^-:

Yo₂  + 12OH^- → 2₃^- + 6h₂ENTWEDER

Wir schreiben die beiden Semi -Reaktionen und fügen die fehlenden Elektronen hinzu, um die negativen Lasten auszugleichen:

Yo₂ + 2e^- → 2i^-

Yo₂  + 12OH^- → 2₃^- + 6h₂O + 10e^-

Wir haben beide Elektronennummern in beiden Semi -Reaktionen übereinstimmen und fügen sie hinzu:

(Yo₂ + 2e^- → 2i^-) x 10

(Yo₂  + 12OH^- → 2₃^- + 6h₂O + 10e^-) x 2

12i₂ + 24 Oh^- + 20e^- → 20i^- + 4₃^- + 12h₂O + 20E^-

Die Elektronen werden abgesagt und alle Koeffizienten durch vier geteilt, um die globale ionische Gleichung zu vereinfachen:

(12i₂ + 24 Oh^-  → 20i^- + 4₃^- + 12h₂O) x ¼

3i₂ + 6OH^- → 5i^- + Io₃^- + 3H₂ENTWEDER

Und schließlich ersetzen wir die Koeffizienten der ionischen Gleichung in der ersten Gleichung:

3i₂ + 6OH^- + Kno₃ → 5i^- + Kio₃ + NEIN₃^- + 3H₂ENTWEDER

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Die Gleichung ist bereits ausgeglichen. Vergleichen Sie dieses Ergebnis mit dem Ausgleich in einem sauren Medium von Beispiel 2.

Übung 2

Balancieren Sie die folgende Gleichung in saurem Medium:

Glaube₂ENTWEDER₃ + Co → fe + co₂

Allgemeine Schritte

Wir beobachten die Oxidationszahl von Eisen und Kohlenstoff, um zu wissen, welcher der beiden oxidiert oder reduziert hat:

Glaube₂³⁺ENTWEDER₃ + C²⁺O → Glaube⁰ + C⁴⁺ENTWEDER₂

Eisen wurde reduziert, daher ist es die oxidierende Spezies. Inzwischen hat Carbon Rosty und verhält sich wie die reduzierenden Spezies. Die Semi -Reaktionen für Oxidation und Redition in Bezug auf:

Glaube₂³⁺ENTWEDER₃ → Glaube⁰  (Reduktion für jeden Glauben 3 Elektronen werden verbraucht)

Co → co₂ (Oxidation für jeden CO₂ 2 Elektronen werden freigesetzt)

Beachten Sie, dass wir das Oxid schreiben, Glaube₂ENTWEDER₃, Weil es Glauben enthält³⁺, Anstatt nur den Glauben zu platzieren³⁺. Wir balancieren die Atome, die außer Sauerstoff benötigt werden:

Glaube₂ENTWEDER₃ → 2Fe

Co → co₂

Und der Ausgleich wird in beiden Halbreaktionen in der Säure durchgeführt, da dazwischen sauerstoffhaltige Spezies stehen.

In saurem Medium ausbalancieren

Wir fügen Wasser hinzu, um den Sauerstoff auszugleichen, und dann h⁺ Wasserdarsteller ausgleichen:

Glaube₂ENTWEDER₃ → 2Fe + 3H₂ENTWEDER

6h⁺ +  Glaube₂ENTWEDER₃ → 2Fe + 3H₂ENTWEDER

Co + h₂O → co₂

Co + h₂O → co₂ + 2H⁺

Jetzt können wir die Lasten ausgleichen, indem wir die an den Semi -Reaktionen beteiligten Elektronen platzieren:

6h⁺ +  6e^- + Glaube₂ENTWEDER₃ → 2Fe + 3H₂ENTWEDER

Co + h₂O → co₂ + 2H⁺ + 2e^-

Wir entsprechen der Anzahl der Elektronen in beiden Semi -Reaktionen und fügen sie hinzu:

(6h⁺ +  6e^- + Glaube₂ENTWEDER₃ → 2Fe + 3H₂O) x 2

(Co + h₂O → co₂ + 2H⁺ + 2e^-) x 6

12 h⁺ + 12e^- + 2Fe₂ENTWEDER₃ + 6CO + 6H₂O → 4FE + 6H₂O + 6CO₂ + 12h⁺ + 12e^-

Wir stornieren Elektronen, H -Ionen⁺ Und die Wassermoleküle:

2Fe₂ENTWEDER₃ + 6CO → 4FE +6CO₂

Diese Koeffizienten können jedoch durch zwei geteilt werden, um die Gleichung noch mehr zu vereinfachen, und mit:

Glaube₂ENTWEDER₃ + 3CO → 2FE +3CO₂

Es stellt sich diese Frage: Redox Balancing für diese Gleichung war notwendig? Von Tanteo wäre es viel schneller gewesen. Dies zeigt, dass diese Reaktion austauschbar vom mittleren pH -Wert verläuft.

Verweise

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