Ионно-электронный метод составления овр

Ионно-электронный метод (или метод полуреакций) используется для составления ОВР протекающих в растворах. Основан он на составлении отдельных полуреакций для процессов восстановления и окисления в виде ионно-молекулярных уравнений. При этом необходимо учитывать правила написания ионных уравнений реакций: сильные электролиты записываются в виде ионов, а слабые электролиты и малорастворимые вещества - в виде молекул.

Порядок составления ОВР

1. Записывается левая часть молекулярного уравнения ОВР, определяется окислитель и восстановитель.

2. Записываются полуреакции отдельно для процессов восстановления и окисления в виде ионно-молекулярных уравнений, в которых левая и правая часть (избыток или недостаток кислорода в левой части) уравниваются с учетом рН раствора с помощью молекул Н₂О, ионов Н⁺ или ОН^-:

рН < 7: избыток [O] 2H⁺ + [O]  H₂O

недостаток [O] H₂O - [O]  2H⁺

рН = 7: избыток [O] H₂O + [O]  2OH^-

недостаток [O] H₂O - [O]  2H⁺

рН > 7: избыток [O] H₂O + [O]  2OH^-

недостаток [O] 2OH^- - [O]  H₂O.

3. Суммы зарядов в левой и правой частях полуреакций уравниваются путем прибавления или отнятия электронов. После этого подбираются множители к полуреакциям.

4. Записывается суммарное ионно-молекулярное уравнение ОВР с учетом множителей.

5. Дописывается правая часть молекулярного уравнения ОВР и переносятся в него коэффициенты из ионно-молекулярного уравнения.

Пример 1. Взаимодействие KMnO₄ c Na₂SO₃ в кислой среде.

1. Записываем левую часть уравнения, определяем окислитель и восстановитель:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ =

окисл. восст. среда

2. Составляем полуреакции для процессов восстановления и окисления с учетом кислой среды. В кислой среде перманганат ион MnO₄^- восстанавливается до иона Mn²⁺, а сульфит ион SO₃^2- окисляется до сульфат иона SO₄^2-:

MnO₄^-  Mn⁺² - избыток кислорода связываем ионами Н⁺,

SO₃^2-  SO₄^2- - недостающий кислород берем из воды и выделяются ионы Н⁺.

Получаем следующие полуреакции:

MnO₄^- + 8Н⁺  Mn⁺² + 4Н₂О

SO₃^2- + Н₂О  SO₄^2- + 2Н⁺

3. Считаем суммы зарядов в левой и правой частях обеих полуреакций и уравниваем заряды с помощью электронов, подбираем множители:

2 MnO₄^- + 8Н⁺ + 5e  Mn⁺² + 4Н₂О

5 SO₃^2- + Н₂О - 2e  SO₄^2- + 2Н⁺

4. Записываем суммарное ионно-молекулярное уравнение ОВР с учетом множителей:

2 MnO₄^- + 8Н⁺ + 5e  Mn⁺² + 4Н₂О

5 SO₃^2- + Н₂О - 2e  SO₄^2- + 2Н⁺

2MnO₄^- + 16Н⁺ + 5SO₃^2- + 5Н₂О  2Mn⁺² + 8Н₂О + 5SO₄^2- + 10Н⁺

Сокращаем ионы водорода и молекулы воды и получаем:

2MnO₄^- + 6Н⁺ + 5SO₃^2-  2Mn⁺² + 3Н₂О + 5SO₄^2-

5. Дописываем правую часть молекулярного уравнения и переносим в него коэффициенты и ионно-молекулярного. Итоговое уравнение будет иметь следующий вид:

2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

2 MnO₄^- + 8Н⁺ + 5e  Mn⁺² + 4Н₂О

5 SO₃^2- + Н₂О - 2e  SO₄^2- + 2Н⁺

2MnO₄^- + 6Н⁺ + 5SO₃^2-  2Mn⁺² + 3Н₂О + 5SO₄^2-

Пример 2. Окисление нитрата хрома (III) пероксидом водорода в щелочной среде - качественная реакция на ион Cr³⁺. В щелочной среде ион Cr³⁺ окисляется до хромат иона CrO₄^2-, имеющего желтую окраску.

2Cr(NO₃)₃ + 3Н₂О₂ + 10KOH  2K₂CrO₄ + 6KNO₃ + 8H₂О

2Cr³⁺ + 8OH^- - 3e  CrO₄^2- + 4H₂O

3H₂O₂ + 2e  2OH^-

2Cr³⁺ + 10OH^- + 3Н₂О₂  2CrO₄^2- + 8Н₂О