Príklad problému vyváženej redoxnej reakcie

chain45154 / Getty Images

Pri vyvažovaní redoxných reakcií musí byť okrem zvyčajných molárnych pomerov zložiek a produktov vyvážený aj celkový elektronický náboj. Tento príklad problému ilustruje, ako použiť metódu polovičnej reakcie na vyváženie redoxnej reakcie v roztoku.

Otázka

Vyvážte nasledujúcu redoxnú reakciu v kyslom roztoku:

Cu(y) + HNO₃(aq) → Cu²⁺(aq) + NO (g)

Riešenie

Krok 1: Identifikujte, čo sa oxiduje a čo sa redukuje.

Ak chcete zistiť, ktoré atómy sa redukujú alebo oxidujú, priraďte oxidačné stavy ku každému atómu reakcie.

Na kontrolu:

1. Pravidlá pre prideľovanie oxidačných stavov
2. Príklad problému priradenia oxidačných stavov
3. Príklad problému oxidačnej a redukčnej reakcie

• Cu(s): Cu = 0
• HNO₃H = +1, N = +5, O = -6
• s²⁺: S = +2
• NO(g): N = +2, O = -2

Cu prešla z oxidačného stavu 0 na +2, pričom stratila dva elektróny. Touto reakciou sa meď oxiduje.
N prešiel z oxidačného stavu +5 do +2 a získal tri elektróny. Dusík sa touto reakciou znižuje.

Krok 2: Rozdeľte reakciu na dve polovičné reakcie: oxidáciu a redukciu.

Oxidácia: Cu → Cu²⁺

Zníženie: HNO₃→ NIE

Krok 3: Vyvážte každú polovičnú reakciu stechiometriou a elektronickým nábojom.

To sa dosiahne pridaním látok do reakcie. Jediné pravidlo je, že jediné látky, ktoré môžete pridať, už musia byť v roztoku. Patrí medzi ne voda (H_dvaO), H⁺ióny ( v kyslých roztokoch ), OH^-ióny ( v základných riešeniach ) a elektróny.

Začnite s oxidačnou polovičnou reakciou:

Polovičná reakcia je už atómovo vyvážená. Na elektronické vyváženie je potrebné pridať dva elektróny na stranu produktu.

S → S²⁺+ 2 a^-

Teraz vyvážte redukčnú reakciu.

Táto reakcia si vyžaduje viac práce. Prvým krokom je vyváženie všetkých atómov okrem kyslíka a vodíka.

HNO₃→ NIE

Na oboch stranách je len jeden atóm dusíka, takže dusík je už vyvážený.

Druhým krokom je vyváženie atómov kyslíka. To sa robí pridaním vody na stranu, ktorá potrebuje viac kyslíka. V tomto prípade má strana reaktantov tri kyslíky a strana produktu má iba jeden kyslík. Pridajte dve molekuly vody na stranu produktu.

HNO₃→ NO + 2H_dvaO

Tretím krokom je vyváženie atómov vodíka. To sa dosiahne pridaním H⁺ióny na stranu, ktorá potrebuje viac vodíka. The strana reaktantu má jeden atóm vodíka, zatiaľ čo strana produktu má štyri. Pridajte 3 H⁺ióny na stranu reaktantov.

HNO₃+ 3 H⁺→ NO + 2H_dvaO

Rovnica je vyvážená atómovo, ale nie elektricky. Posledným krokom je vyrovnanie náboja pridaním elektrónov na pozitívnejšiu stranu reakcie. Na jednej strane reaktantu je celkový náboj +3, zatiaľ čo strana produktu je neutrálna. Aby ste pôsobili proti náboju +3, pridajte tri elektróny na stranu reaktantu.

HNO₃+ 3 H⁺+ 3 a^-→ NO + 2H_dvaO

Teraz je redukčná polorovnica vyrovnaná.

Krok 4: Vyrovnajte prenos elektrónov.

In redoxné reakcie , počet získaných elektrónov sa musí rovnať počtu stratených elektrónov. Aby sa to dosiahlo, každá reakcia sa vynásobí celými číslami, aby obsahovala rovnaký počet elektrónov.

Oxidačná polovičná reakcia má dva elektróny, zatiaľ čo redukčná polovičná reakcia má tri elektróny. Najnižším spoločným menovateľom medzi nimi je šesť elektrónov. Vynásobte oxidačnú polovičnú reakciu 3 a redukčnú polovičnú reakciu 2.

3 Cu → 3 Cu²⁺+ 6 a^-
2 HNO₃+ 6 H⁺+ 6 a^-→ 2NO + 4H_dvaO

Krok 5: Rekombinujte polovičné reakcie.

To sa dosiahne spojením týchto dvoch reakcií. Po pridaní zrušte všetko, čo sa objaví na oboch stranách reakcie.

3 Cu → 3 Cu²⁺+ 6 a^-
+ 2 HNO₃+ 6 H⁺+ 6 a^-→ 2NO + 4H_dvaO

3 Cu + 2 HNO₃+6H⁺+ 6 a^-→ 3 Cu²⁺+ 2NO + 4H_dva+ 6 a^-

Obe strany majú šesť elektróny ktorá sa dá zrušiť.

3 Cu + 2 HNO₃+ 6 H⁺→ 3 Cu²⁺+ 2NO + 4H_dvaO

Kompletná redoxná reakcia je teraz vyrovnaná.

Odpoveď

3 Cu + 2 HNO₃+ 6 H⁺→ 3 Cu²⁺+ 2NO + 4H_dvaO

Zhrnúť:

1. Identifikujte oxidačné a redukčné zložky reakcie.
2. Rozdeľte reakciu na oxidačnú polovičnú reakciu a redukčnú polovičnú reakciu.
3. Vyvážte každú polovičnú reakciu atómovo aj elektronicky.
4. Vyrovnajte prenos elektrónov medzi oxidačnými a redukčnými polorovnicami.
5. Rekombinujte polovičné reakcie, aby ste vytvorili úplnú redoxnú reakciu.