Метод полуреакций

9 заданий

Полуреакции в кислой среде

Метод полуреакций (ионно-электронный) удобнее электронного баланса для растворов: он сразу показывает роль среды и не требует знать степени окисления в сложных частицах.

Алгоритм для кислой среды:

Записать схему полуреакции с реально существующими частицами (\(\ce{MnO4-}\), а не \(\ce{Mn^{+7}}\)).
Уравнять атомы, кроме O и H.
Недостаток кислорода — добавить \(\ce{H2O}\); недостаток водорода — \(\ce{H+}\).
Уравнять заряд электронами.
Умножить полуреакции на множители, чтобы электроны сократились, и сложить.

edit_noteПерманганат и железо(II)

\(\ce{MnO4- + 8H+ + 5e- -> Mn^2+ + 4H2O}\) ×1 \(\ce{Fe^2+ -> Fe^3+ + e-}\) ×5

\[\ce{MnO4- + 5Fe^2+ + 8H+ -> Mn^2+ + 5Fe^3+ + 4H2O}\]

Проверка заряда: слева \(-1 + 10 + 8 = +17\), справа \(+2 + 15 = +17\).

scienceГлавные полуреакции окислителей (кислая среда)

\(\ce{Cr2O7^2- + 14H+ + 6e- -> 2Cr^3+ + 7H2O}\) — оранжевый → зелёный.
\(\ce{NO3- + 4H+ + 3e- -> NO + 2H2O}\) — разбавленная азотная кислота.
\(\ce{H2O2 + 2H+ + 2e- -> 2H2O}\).
\(\ce{PbO2 + 4H+ + 2e- -> Pb^2+ + 2H2O}\) — диоксид свинца окисляет даже \(\ce{Mn^2+}\) до \(\ce{MnO4-}\).
\(\ce{NaBiO3 + 6H+ + 2e- -> Bi^3+ + Na+ + 3H2O}\) — висмутат натрия: проба на марганец.

Нейтральная и щелочная среда

В щелочной среде ионов \(\ce{H+}\) нет, и кислород уравнивают так: где кислорода не хватает, добавляют \(\ce{2OH-}\), а в другую часть — \(\ce{H2O}\) (или, наоборот, где его избыток, добавляют \(\ce{H2O}\), а в другую часть — \(\ce{2OH-}\)).

edit_noteПерманганат в трёх средах

Кислая: \(\ce{MnO4- + 8H+ + 5e- -> Mn^2+ + 4H2O}\) — бесцветный раствор. Нейтральная: \(\ce{MnO4- + 2H2O + 3e- -> MnO2 v + 4OH-}\) — бурый осадок. Сильнощелочная: \(\ce{MnO4- + e- -> MnO4^2-}\) — зелёный манганат.

scienceОкисление в щелочной среде

\(\ce{2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH -> 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O}\) — зелёный хромит → жёлтый хромат.
\(\ce{2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4NaOH -> 2Na2CrO4 + 8H2O}\) — пероксид в щёлочи окисляет хром(III).
\(\ce{2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH -> 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O}\) — манганат.
\(\ce{2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O -> 2MnO2 v + 3K2SO4 + 2KOH}\) — в нейтральной среде.

boltСреда — в продуктах

В кислой среде в продуктах не бывает \(\ce{OH-}\), \(\ce{MnO2}\) растворяется, хром — в виде \(\ce{Cr^3+}\). В щелочной — нет \(\ce{H+}\), хром(III) — \(\ce{[Cr(OH)6]^3-}\) или \(\ce{CrO2-}\), металлы-амфотеры — гидроксокомплексы.

От ионного уравнения к молекулярному

Ионное уравнение описывает химию; молекулярное — то, что взвешивают. Переход: к каждому иону добавить противоион из исходных веществ и составить формулы продуктов.

errorЧем подкислять

Перманганат подкисляют серной кислотой. Соляная сама окисляется (\(\ce{2KMnO4 + 16HCl -> 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O}\)), азотная — сама окислитель и путает результат. В титровании перманганатом (перманганатометрии) это правило строгое.

edit_noteМолекулярное уравнение

\(\ce{MnO4- + 5Fe^2+ + 8H+ -> Mn^2+ + 5Fe^3+ + 4H2O}\). Противоионы: \(\ce{K+}\), \(\ce{SO4^2-}\). Удвоим, чтобы получить целое число \(\ce{Fe2(SO4)3}\):

\[\ce{2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 -> 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O}\]

history_eduПерманганатометрия

Титрование перманганатом предложил француз Фредерик Маргерит в 1846 году для определения железа. Индикатор не нужен: пока в растворе есть восстановитель, малиновая окраска исчезает; первая лишняя капля окрашивает раствор в розовый цвет.

scienceОпределения по перманганату

\(\ce{2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 -> 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 ^ + 8H2O}\) — установка титра по щавелевой кислоте (автокатализ ионами \(\ce{Mn^2+}\)).
\(\ce{2KMnO4 + 5NaNO2 + 3H2SO4 -> 2MnSO4 + 5NaNO3 + K2SO4 + 3H2O}\) — определение нитритов.
\(\ce{2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 -> 2MnSO4 + 5O2 ^ + K2SO4 + 8H2O}\) — определение пероксида.

push_pinГлавное

Полуреакция: частицы, реально существующие в растворе; кислород уравнивают водой, водород — ионами \(\ce{H+}\) (кислая среда) или \(\ce{H2O}\)/\(\ce{OH-}\) (щелочная), заряд — электронами. Полуреакции умножают так, чтобы число электронов совпало, и складывают. Продукт восстановления перманганата зависит от среды: \(\ce{Mn^2+}\) (кислая), \(\ce{MnO2}\) (нейтральная), \(\ce{MnO4^2-}\) (сильнощелочная). Для подкисления перманганата берут серную кислоту — соляная окисляется.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.