Как правильно расставить коэффициенты в реакциях методом электронно-ионного баланса

Электронно-ионный баланс

Задача 389.
Методом электронно-ионного баланса расставить коэффициенты в реакциях:
CuS + HNO₃  →  Cu(NO₃)₂ + S + NO₂ + H₂O;
Br₂ + KCrO₂ + КOH →  KBr + K₂CrO₄ + H₂O;
NO + CrCl₂ + HCl  →  N₂ + CrCl₃ + H₂O;
Na₂S₂O₃ + Cl₂ + H₂O  →  Н2SO₄ + NaCl + HCl.
Решение:
а) CuS + HNO₃  →  Cu(NO₃)₂ + S + NO₂ + H₂O

Уравнения ионно-молекулярного баланса:
1|S^2- — 2e = S⁰
2|NO₃^— + 1e + 2H⁺ = NO₂ + H₂O

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов 2. Разделив это число на 1, получаем коэффициент 1 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 2 на 1 получаем коэффициент 2 для восстановителя и продукта его окисления.

S^2- + 2NO₃^— + 4H⁺ = S⁰ + 2NO₂ + 2H₂O (ионно-молекулярное уравнение);
CuS + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + S + 2NO₂ + 2H₂O (молекулярное уравнение).

б) Br₂ + KCrO₂ + КOH → KBr + K₂CrO₄ + H₂O

Уравнения ионно-молекулярного баланса:
2|CrO^2- — 3e + 4OH^— = CrO₄^2- + 2H₂O
3|Br₂ + 2e = 2B^r-

Видео:89. Как расставить коэффициенты реакции методом электронного баланса (закрепление)Скачать

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 3, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 3 получаем коэффициент 2 для восстановителя и продукта его окисления.

2CrO^2- + 3Br₂ + 8OH^— = 2CrO₄^2- + 6Br^— + 4H₂O (ионно-молекулярное уравнение);
3Br₂ + 2KCrO₂ + 8КOH = 6KBr + 2K₂CrO₄ + 4H₂O (молекулярное уравнение).

в) NO + CrCl2 + HCl  →  N2 + CrCl3 + H2O

Уравнения ионно-молекулярного баланса:
4|Cr²⁺  — 1e = Cr³⁺
1|2NO + 4e + 4H⁺ = N₂ + 2H₂O.

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов 4. Разделив это число на 1, получаем коэффициент 4 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 4 на 4 получаем коэффициент 1 для восстановителя и продукта его окисления.

4Cr²⁺ + 2NO + 4H⁺ = 4Cr³⁺ + N₂ + 2H₂O (ионно-молекулярное уравнение);
2NO + 4CrCl₂ + 4HCl = N₂ + 4CrCl₃ + 2H₂O (молекулярное уравнение).

г) Na₂S₂O₃ + Cl₂ + H₂O = Н₂SO₄ + NaCl + HCl

Так как оба числа отданных и принятых электронов четные, то сократив их на 2 получим 1 и 4, соответственно, для восстановителя и окислителя.
Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов 4. Разделив это число на 4, получаем коэффициент 1 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 4 на 1 получаем коэффициент 4 для восстановителя и продукта его окисления.

Видео:ОВР и Метод Электронного Баланса — Быстрая Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Уравнения ионно-молекулярного баланса:
1|S₂O₃^2- — 8e + 5H₂O = 2SO₄^2- + 10H⁺
4|Cl₂ + 2e = 2Cl^—

S₂O₃^2- + 4Cl₂ + 5H₂O = 2SO₄^2- + 2Cl^— + 10H⁺ (ионно-молекулярное уравнение);
Na₂S₂O₃ + 4Cl₂ + 5H₂O = 2Н₂SO₄ + 2NaCl + 6HCl (молекулярное уравнение).
 

Задача 390.
Методом электронного баланса расставить коэффициенты, определить окислитель и восстановитель.
Схема реакции: K₂S + KMnO₄ → K₂MnO₄ + S.
Решение:
Уравнения электронного баланса:
Восстановитель 1|S^2- — 2e = S⁰    процесс окисления
Окислитель        2|MnO₄^— + 1e = MnO₄^2- процесс восстановления

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов 2. Разделив это число на 1, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 2 на 2 получаем коэффициент 1 для восстановителя и продукта его окисления.

Уравнение в ионно-молекулярной форме:

S^2- + 2MnO₄^— = S⁰ + 2MnO₄^2- 

Уравнение в молекулярной форме:

K₂S + 2KMnO₄ = 2K₂MnO₄ + S.

В данной реакции K₂S является восстановителем, так как увеличивается степень окисления серы с -2 до 0, а KMnO₄ — окислителем, потому что степень окисления марганца уменьшается с +7 до +6.
 

Задача 391.
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, определите окислитель и восстановитель:
H₂S + HNO₃ → H2SO₄ + NO + H₂O;
Решение:
H₂S + HNO₃ → H₂SO₄ + NO + H₂O.

Видео:Составление ур-й окислительно-восст. реакций методом ионно-электронного баланса. 1ч. 10 класс.Скачать

Уравнения электронного баланса:
Восстановитель 3|S^2- — 8e + 4H₂O = SO₄^2- + 8H⁺
Окислитель        8|NO₃^— + 3e + 4H⁺ = NO + 2H₂O

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которые присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов 24. Разделив это число на 3, получаем коэффициент 8 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 24 на 8 получаем коэффициент 3 для восстановителя и продукта его окисления.
Уравнение в ионно-молекулярной форме:

3S^2- + 8NO₃^— + 12H₂O + 32H⁺ = 3SO₄^2- + 8NO + 24H⁺ + 16H₂O.

После приведения членов в обеих частях равенства, получим:

3S^2- + 8NO₃^— + 8H⁺ = 3SO₄^2- + 8NO + 4H₂O.

Уравнение в молекулярной форме:

3H₂S + 8HNO₃ = 3H₂SO₄ + 8NO + 4H₂O.

В данной реакции Н₂S является восстановителем, так как увеличивается степень окисления серы с -2 до +6, а HNO₃ — окислителем, потому что степень окисления азота уменьшается с +5 до +3.

Реакция гидроксида бария и гидроксида магния

Видео:Расстановка Коэффициентов в Химических Реакциях // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Задача 392.
Будет ли Ba(OH)₂ реагировать с MgSO₄ и если нет то почему?
Решение:
Ba(OH)₂ и MgSO₄ растворимы в воде, поэтому они диссоциируют в водных растворах:

Ba(OH)₂ = Ba²⁺ + 2ОН^—;
MgSO₄ = Mg²⁺ + SO₄^2-.

Таким образом, в смеси растворов Ba(OH)₂ и MgSO₄ будут находиться следующие ионы: Ba²⁺, ОН^—, Mg²⁺ и SO₄^2-. Ионы Ba²⁺, соединяясь с ионами SO₄^2-, образуют нерастворимое соединение BaSO₄ (ПР = 1,1 ^. 10^-10), а ионы  Mg²⁺ и ОН^—, соединяясь друг с другом образуют нерастворимое основание Mg(OH)₂ [ПР = 6 ^. 10^-10 (свежеосажденное)].

Уравнение реакции имеет вид:

Ba(OH)₂ + MgSO₄ = Mg(OH)₂↓ + BaSO₄↓.
 

Расчет объема и массы газа, который можно закачать в газовый баллон

Задача 393.
Найти объем и массу закиси азота который можно закачать в газовый баллон, объемом 50 литров, при температуре 25 °С, если баллон выдержит давление 400 атм.
Решение:
Изотермический процесс, pV = const.

1. Рассчитаем объем закиси азота по формуле:

p₁V₁ = p₂V₂, где

Видео:Учимся составлять электронный баланс/овр/8классСкачать

p₁ — атмосферное давление;
V₁ — объем газа;
р₂ — давление балона;
V₂ — объем балона.

Тогда 

V₁ = p₂V₂/p₁ = (400 атм ^. 50 л)/1 атм = 20000 л = 20 м³.

2. Рассчитаем массу закиси азота по уравнению Менделеева — Клапейрона:

pV = mRT/M, где

р — атмосферное давление, 101325 Па;
V — объем газа, м³;
m — масса газообразного вещества, кг;
М — молярная масса гаообразного вещества, кг;
R — азовая постоянная, 8,31 Дж/(моль ^. К);
Т — темпратура, 298 К.

Тогда

m(N₂O) = pVM/RT = (101325 ^. 20 ^. 0,044)/(8,31 ^. 298) = 35,5 кг.

Ответ: m(N₂O) = 35,5 кг.