Līdzsvara redoksreakcijas piemēra problēma

ķēde45154 / Getty Images

Līdzsvarojot redoksreakcijas, papildus parastajām sastāvdaļu reaģentu un produktu molārajām attiecībām ir jāsabalansē kopējais elektroniskais lādiņš. Šī problēmas piemērs ilustrē, kā izmantot pusreakcijas metodi, lai līdzsvarotu redoksreakciju šķīdumā.

Jautājums

Sabalansējiet šādu redoksreakciju skābā šķīdumā:

Cu(s) + HNO₃(aq) → Cu²⁺(aq) + NO (g)

Risinājums

1. darbība: nosakiet, kas tiek oksidēts un kas tiek reducēts.

Lai noteiktu, kuri atomi tiek reducēti vai oksidēti, piešķiriet oksidācijas stāvokļi katram reakcijas atomam.

Pārskatīšanai:

1. Oksidācijas stāvokļu piešķiršanas noteikumi
2. Oksidācijas stāvokļu piešķiršanas paraugproblēma
3. Oksidācijas un reducēšanas reakcijas piemērs Problēma

• Cu(-i): Cu = 0
• HNO₃: H = +1, N = +5, O = -6
• Ar²⁺: Ar = +2
• NO(g): N = +2, O = -2

Cu pārgāja no oksidācijas stāvokļa 0 līdz +2, zaudējot divus elektronus. Šīs reakcijas rezultātā varš tiek oksidēts.
N pārgāja no oksidācijas stāvokļa +5 uz +2, iegūstot trīs elektronus. Šīs reakcijas rezultātā slāpeklis tiek samazināts.

2. solis: sadaliet reakciju divās pusreakcijās: oksidēšana un reducēšana.

Oksidācija: Cu → Cu²⁺

Samazinājums: HNO₃→ NĒ

3. darbība: līdzsvarojiet katru pusreakciju gan ar stehiometrisko, gan elektronisko lādiņu.

To panāk, reakcijai pievienojot vielas. Vienīgais noteikums ir tāds, ka vienīgajām vielām, ko varat pievienot, jau jābūt šķīdumā. Tie ietver ūdeni (H_diviO), H⁺joni ( skābos šķīdumos ), ak^-joni ( pamata risinājumos ) un elektroni.

Sāciet ar oksidācijas pusreakciju:

Pusreakcija jau ir atomiski līdzsvarota. Lai līdzsvarotu elektroniski, produkta pusē jāpievieno divi elektroni.

Ar → Ar²⁺+ 2 un^-

Tagad līdzsvarojiet reducēšanas reakciju.

Šī reakcija prasa vairāk darba. Pirmais solis ir līdzsvarot visus atomus izņemot skābekli un ūdeņradi.

HNO₃→ NĒ

Abās pusēs ir tikai viens slāpekļa atoms, tāpēc slāpeklis jau ir līdzsvarots.

Otrais solis ir līdzsvarot skābekļa atomus. Tas tiek darīts, pievienojot ūdeni tai pusei, kurai nepieciešams vairāk skābekļa. Šajā gadījumā reaģenta pusē ir trīs skābekļi, un produkta pusē ir tikai viens skābeklis. Pievienojiet divus ūdens molekulas uz produkta pusi.

HNO₃→ NĒ + 2H_diviO

Trešais solis ir līdzsvarot ūdeņraža atomus. To panāk, pievienojot H⁺jonus uz to pusi, kam nepieciešams vairāk ūdeņraža. The reaģenta puse ir viens ūdeņraža atoms, bet produkta pusē ir četri. Pievienojiet 3 H⁺jonus uz reaģenta pusi.

HNO₃+ 3 H⁺→ NĒ + 2H_diviO

Vienādojums ir līdzsvarots atomiski, bet ne elektriski. Pēdējais solis ir līdzsvarot lādiņu, pievienojot elektronus reakcijas pozitīvākai pusei. Vienā reaģenta pusē kopējais lādiņš ir +3, bet produkta puse ir neitrāla. Lai neitralizētu +3 lādiņu, reaģenta pusē pievienojiet trīs elektronus.

HNO₃+ 3 H⁺+ 3 un^-→ NĒ + 2H_diviO

Tagad samazināšanas pusvienādojums ir līdzsvarots.

4. solis: izlīdziniet elektronu pārnesi.

In redoksreakcijas , iegūto elektronu skaitam jābūt vienādam ar zaudēto elektronu skaitu. Lai to paveiktu, katra reakcija tiek reizināta ar veseliem skaitļiem, lai saturētu tādu pašu elektronu skaitu.

Oksidācijas pusreakcijā ir divi elektroni, savukārt reducēšanas pusreakcijā ir trīs elektroni. Zemākais kopsaucējs starp tiem ir seši elektroni. Reiziniet oksidācijas pusreakciju ar 3 un reducēšanas pusreakciju ar 2.

3 Cu → 3 Cu²⁺+ 6 un^-
2 HNO₃+ 6 H⁺+ 6 un^-→ 2NO + 4H_diviO

5. darbība: atkārtoti apvienojiet pusreakcijas.

To panāk, saskaitot abas reakcijas kopā. Kad tie ir pievienoti, atceliet visu, kas parādās abās reakcijas pusēs.

3 Cu → 3 Cu²⁺+ 6 un^-
+ 2 HNO₃+ 6 H⁺+ 6 un^-→ 2NO + 4H_diviO

3 Cu + 2 HNO₃+6H⁺+ 6 un^-→ 3 Cu²⁺+ 2NO + 4H_divi+ 6 un^-

Abām pusēm ir seši elektroni ko var atcelt.

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

Pilnīga redoksreakcija tagad ir līdzsvarota.

Atbilde

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

Apkopot:

1. Identificējiet reakcijas oksidācijas un reducēšanas komponentus.
2. Atdaliet reakciju oksidācijas pusreakcijā un reducēšanas pusreakcijā.
3. Līdzsvarojiet katru pusreakciju gan atomiski, gan elektroniski.
4. Izlīdziniet elektronu pārnesi starp oksidācijas un reducēšanas pusvienādojumiem.
5. Rekombinējiet pusreakcijas, lai izveidotu pilnīgu redoksreakciju.