cw_metoda_rownan_polowkowych.pdf
(
88 KB
)
Pobierz
Microsoft Word - Metoda_rownan_polowkowych.doc
Metodarównańpołówkowych(zwanawliteraturzeanglosaskiejion-electron method)korzystazfaktu,Ŝew
wynikureakcjichemicznejniepowstajemakroskopowyładunekelektryczny,cooznacza,Ŝeelektronyniebędą
występowaćwbilansiemateriałowymreakcji.
Wmetodzietejosobnobilansowanajestreakcjautleniania,osobnoreakcjaredukcjiakońcowerównaniereakcji
otrzymywanejestpoprzezodpowiedniedodaniestronamiobureakcjicząstkowych.
AbyoddzielićodsiebiereakcjeutlenieniairedukcjimusimydobilansuładunkuuŜyćelektronów.Elektrony
będąwystępowaćwreakcjiutlenianiapostronieproduktów(np.Ag=Ag
+
+e
—
)awreakcjiredukcjipostronie
substratów(np.Fe
2+
+2e
—
=Fe).Wostatnimetapiemusimytakzsumowaćreakcjeutlenianiairedukcjiaby
wyeliminowaćelektrony.
W przypadku reakcji zachodzących w roztworach wodnych w środowisku kwaśnym moŜna podać prosty
schematpostępowania,któryzwykleskutecznieprowadzidocelu.
1.
WśródreagentównaleŜywybraćsubstancjęktóraulegautlenieniuiproduktyjejutlenienia
2.
DoprowadzićdozbilansowaniaatomówniebędącychOiHdobierającodpowiedniewspółczynnikiprzy
reagentach(wraziepotrzebyuzupełniajączestawreagentów)
3.
Atomytlenuzbilansowaćdopisującpoodpowiedniejstroniecząsteczkiwody
4.
Atomywodoruzbilansowaćdopisującjony H
+
.
5.
Ładunkiobustronwyrównaćdopisującodpowiedniąliczbęelektronówe
Ï
.
6.
Podobniepostępujemyzsubstancją,któraulegaredukcjiipiszemydlaprocesuredukcjirównanie
zbilansowaneelektronami(wgpunktów1–5)
7.
DodajemydosiebieobarównaniatakprzemnoŜoneprzezliczbycałkowite,abywyeliminowaćelektrony
Przykþad 1.
Dobraćwspółczynnikidlareakcjimiędzynastępującymireagentami:
C
2
O
4
2—
+MnO
4
—
=Mn
2+
+CO
2
Utlenianie:C
2
O
4
2—
→CO
2
,
redukcja:MnO
4
—
→Mn
2+
Widać,ŜeutleniaczemjestjonMnO
4
—
areduktoremjonszczawianowy.Zaczniemyodreakcjiutlenienia:
C
2
O
4
2—
=CO
2
bilansujemyatomywęgla
C
2
O
4
2—
=2CO
2
atomytlenuzapomocąH
2
O
C
2
O
4
2—
=2CO
2
(niemapotrzeby4=4)
atomywodoruzapomocąH
+
(teŜnicniedopisujemy)iwkońcuładunekdopisującelektrony
C
2
O
4
2—
=2CO
2
+2e
Ï
Reakcjautlenianiagotowa.MamyjuŜpierwszapołowęzasobą.
Terazreakcjaredukcji.
MnO
4
—
=Mn
2+
BilansmanganujestjuŜspełniony,bilansujemytlendopisującwodę:
MnO
4
—
=Mn
2+
+4H
2
O
NastępnieuzgadniamyilościatomówwodoruzapomocąH
+
:
MnO
4
—
+8 H
+
=Mn
2+
+4H
2
O
Wkońcuładunek.Lewastrona:–1+8(+1)=7+,prawa2+.AbyzrównowaŜyćładunkimusimypostronielewej
dodać5(ujemnienaładowanych)elektronów:
MnO
4
—
+8H
+
+ 5 e
Ï
=Mn
2+
+4H
2
O
MamywięcjuŜgotowezbilansowanereakcjezarównoutlenianiajakiredukcji.Abywyeliminowaćelektrony
musimy znaleźć wspólną wielokrotność dla liczb wymienianych elektronów (utlenianie 2e, redukcja 5e,
najmniejszawspólnawielokrotność10)idoprowadzićdosytuacji,gdzieliczbaoddanychelektronówbędzie
równaliczbiepobranychelektronów.MnoŜymywięcreakcjęutlenieniaprzezpięć(10/2)areakcjęredukcji
przezdwa(10/5)idodajemystronamidosiebie:
5C
2
O
4
2—
=10CO
2
+10e
Ï
plus
2MnO
4
—
+16H
+
+ 10 e
Ï
=2Mn
2+
+8H
2
O
5C
2
O
4
2—
+2MnO
4
—
+16H
+
+ 10 e
Ï
=10CO
2
+10e
Ï
+ 2Mn
2+
+8H
2
O
Wyznaczaniewspółczynnikówwrównaniachreakcji
Metodarównańpołówkowych
Jarosþaw Chojnacki
Pouproszczeniumamywięc:
5C
2
O
4
2—
+2MnO
4
—
+16H
+
=10CO
2
+ 2Mn
2+
+8H
2
O
Przykþad 2.
DobraćwspółczynnikiwrównaniureakcjiutlenieniaetanoludoetanaluzapomocąK
2
Cr
2
O
7
wśrodowisku
kwasusiarkowego.
C
2
H
5
OH+K
2
Cr
2
O
7
+H
2
SO
4
=Cr
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
+CH
3
CHO+H
2
O
utlenianieC
2
H
5
OH→CH
3
CHO
redukcjaK
2
Cr
2
O
7
→Cr
2
(SO
4
)
3
Reakcjapołówkowautlenianiawymagatylkouzupełnieniaatomówwodoruiładunku:
C
2
H
5
OH=CH
3
CHO+2 H
+
+ 2 e
Ï
Reakcjapołówkowaredukcjiwymagawprowadzeniazwiązkówzawierającychbrakującepierwiastki.
K
2
Cr
2
O
7
=Cr
2
(SO
4
)
3
Wceluuzyskaniabilansudopisujemypostronieproduktówzwiązekpotasu(K
2
SO
4
)
K
2
Cr
2
O
7
=Cr
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
Terazbilanspotasusięzgadza,alejestjeszczesiarkawukładzie.Dopisujemywięcpostroniesubstratów
związeksiarkiH
2
SO
4
(chociaŜzwiązektennieulegautlenieniuaniredukcji).TerazmoŜemypoprawnie
zbilansowaćatomyniebędąceHiO.
K
2
Cr
2
O
7
+4 H
2
SO
4
=Cr
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
DalejpostępujemyjuŜrutynowo.BilansatomówtlenuwprowadzamyprzyuŜyciuH
2
O:
K
2
Cr
2
O
7
+4H
2
SO
4
=Cr
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
+7 H
2
O
Bilanswodoru
K
2
Cr
2
O
7
+4H
2
SO
4
+6H
+
=Cr
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
+7H
2
O
Bilansładunku
K
2
Cr
2
O
7
+4H
2
SO
4
+6H
+
+6 e
Ï
=Cr
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
+7H
2
O
ReakcjepołówkowesąjuŜgotowe.Dodajemystronamireakcjęutlenienia(potrojoną)doreakcjiredukcji:
3C
2
H
5
OH=3CH
3
CHO+6 H
+
+ 6 e
Ï
K
2
Cr
2
O
7
+4H
2
SO
4
+6H
+
+6 e
Ï
=Cr
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
+7H
2
O
3C
2
H
5
OH+K
2
Cr
2
O
7
+4H
2
SO
4
+6H
+
+6 e
Ï
=3CH
3
CHO+6H
+
+ 6 e
Ï
+ Cr
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
+7H
2
O
Pouproszczeniureagentówwystępującychpoobustronachmamy:
3C
2
H
5
OH+K
2
Cr
2
O
7
+4H
2
SO
4
=3CH
3
CHO+ Cr
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
+7H
2
O
UWAGI:
1.
Oczywiście kolejność bilansowania nie odgrywa roli i moŜna zacząć od bilansu reakcji połówkowej
redukcji.
2.
Wprzypadku,gdywiemy,Ŝereakcjazachodziwśrodowiskuzasadowymwystarczydodaćdoobustron
równaniajonyOH
—
wilościtakiejsamejjakliczbajonówH
+
.WówczaswmiejscujonówH
+
otrzymamy
cząsteczkiwody,apodrugiejstronierównaniapozostanąjonyOH
—
,zapewniającodpowiednieśrodowisko.
3.
PiszącjonyH
+
naleŜypamiętać,Ŝewroztworzewodnymwystępujewyłącznieichmniejlubbardziej
uwodnionawersjaawięcH
3
O
+
czyH(H
2
O)
4
+
.Dlauproszczeniabilansupozostaniemyprzyskrótowym
oznaczeniuH
+
,mimoŜeprotonyniemogąwystępowaćsamodzielniewroztworzewodnym.
4.
Metodatazasadniczoniewymagaznajomościstopniutlenieniapodwarunkiem,Ŝeudanamsięustalićjakie
substancje ulegają przemianom redoks. Tym niemniej liczba elektronów wymienianych w reakcji
połówkowejmusisięzgadzaćzliczbąelektronówobliczonąmetodą„klasyczną”.Wprzykładzie1Mn(VII)
przechodziłnaMn(II)ipobrał5elektronów.MoŜetostanowićpotwierdzeniepoprawnościbilansu.
5.
MetodarównańpołówkowychjestdośćŜmudnaidługa.Wwiększościprzypadkówklasycznametoda
„strzałkowa” przy zastosowaniu stopni utlenienia szybciej prowadzi do wyznaczenia współczynników
stechiometrycznych równania. MoŜna ją natomiast polecić dla trudniejszych przypadków (utlenianie
substancjiorganicznych,związkioułamkowychstopniachutlenieniaitp.).
Plik z chomika:
fasolka144
Inne pliki z tego folderu:
cw_stechiometria.pdf
(842 KB)
cw_prawa_gazowe.pdf
(932 KB)
roztwory.pdf
(801 KB)
Masa atomowa.pdf
(1193 KB)
cw_prawo_rownowagi_chem.pdf
(220 KB)
Inne foldery tego chomika:
Badania polowe
Budownictwo ogólne
Budownictwo wodne I
BWII
Ergonomia
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin