Kimia. Metode keseimbangan elektronik yang dapat diakses

8. Klasifikasi reaksi kimia. OVR. Elektrolisa

8.3. Reaksi redoks: umum

Reaksi redoks  (OVR) disebut reaksi yang terjadi dengan perubahan keadaan oksidasi atom unsur. Sebagai hasil dari reaksi-reaksi ini, beberapa atom melepaskan elektron, sementara yang lain mengambilnya.

Zat pereduksi adalah atom, ion, molekul, atau PV, yang memberikan elektron, zat pengoksidasi adalah atom, ion, molekul, atau PV, yang menerima elektron:

Proses mundur elektron disebut oksidasi, dan proses adopsi disebut pemulihan. Dalam OVR harus ada agen pereduksi dan agen pengoksidasi. Tidak ada proses oksidasi tanpa proses reduksi dan tidak ada proses reduksi tanpa proses oksidasi.

Zat pereduksi melepaskan elektron dan mengoksidasi, dan zat pengoksidasi mengambil elektron dan tereduksi

Proses reduksi disertai dengan penurunan derajat oksidasi atom, dan proses oksidasi disertai dengan peningkatan derajat oksidasi atom atom. Lebih mudah menggambarkan apa yang dikatakan oleh suatu skema (СО - oksidasi state):

Contoh spesifik proses oksidasi dan reduksi (skema keseimbangan elektronik) diberikan dalam tabel. 8.1.

Tabel 8.1

Contoh skema keseimbangan elektronik

Neraca elektronik	Karakteristik proses
Proses oksidasi
	Atom kalsium mengeluarkan elektron, meningkatkan oksidasi, adalah zat pereduksi
	Ion Cr +2 menghasilkan elektron, meningkatkan derajat oksidasi, merupakan zat pereduksi
	Molekul klorin melepaskan elektron, atom klor meningkatkan keadaan oksidasi dari 0 menjadi +1, klorin adalah zat pereduksi
Proses pemulihan
	Atom karbon menerima elektron, menurunkan tingkat oksidasi, adalah zat pengoksidasi
	Molekul oksigen menerima elektron, atom oksigen mengurangi keadaan oksidasi dari 0 menjadi −2, molekul oksigen adalah zat pengoksidasi
	Ion menerima elektron, menurunkan oksidasi, adalah zat pengoksidasi

Reduksi Esensial: logam zat sederhana; hidrogen; karbon dalam bentuk kokas; karbon monoksida (II); senyawa yang mengandung atom dalam tingkat oksidasi terendah (logam hidrida, sulfida, iodida, amonia); zat pereduksi terkuat adalah arus listrik di katoda.

Agen pengoksidasi yang paling penting: zat sederhana - halogen, oksigen, ozon; asam sulfat pekat; Asam sendawa; sejumlah garam (KClO 3, KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7); hidrogen peroksida H 2 O 2; agen pengoksidasi terkuat adalah arus listrik di anoda.

Selama periode tersebut, sifat pengoksidasi atom dan zat sederhana meningkat: fluor -   agen pengoksidasi terkuat dari semua zat sederhana. Dalam setiap periode, halogen membentuk zat sederhana dengan sifat pengoksidasi yang paling menonjol.

Dalam kelompok A, dari atas ke bawah, sifat oksidatif atom dan zat sederhana melemah, dan yang mengurangi ditingkatkan.

Untuk atom dari jenis yang sama, sifat pereduksi meningkat dengan meningkatnya jari-jari; mis. mengurangi sifat anion
I - lebih jelas daripada anion Cl -.

Untuk logam, sifat redoks zat sederhana dan ion dalam larutan berair ditentukan oleh posisi logam dalam seri elektrokimia: dari kiri ke kanan (atas ke bawah), sifat pereduksi logam sederhana melemah: agen pereduksi paling kuat  - lithium.

Untuk ion logam dalam larutan air dari kiri ke kanan pada baris yang sama, masing-masing, sifat pengoksidasi ditingkatkan: agen pengoksidasi paling kuat  - Au 3+ ion.

Untuk mengatur koefisien dalam OVR, Anda dapat menggunakan metode berdasarkan persiapan diagram proses oksidasi dan reduksi. Metode ini disebut metode keseimbangan elektronik.

Inti dari metode neraca elektronik adalah sebagai berikut.

1. Skema reaksi dan tentukan unsur-unsur yang telah mengubah derajat oksidasi.

2. Menyusun persamaan elektronik untuk setengah reaksi reduksi dan oksidasi.

3. Karena jumlah elektron yang disumbangkan oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang diterima oleh zat pengoksidasi, faktor tambahan ditemukan dengan metode multiple common common (NLC).

4. Faktor tambahan diletakkan di depan formula zat yang sesuai (koefisien 1 dihilangkan).

5. Menyamakan jumlah atom unsur-unsur yang tidak mengubah tingkat oksidasi (pertama - hidrogen dalam air, dan kemudian - jumlah atom oksigen).

Contoh persiapan persamaan reaksi redoks

metode keseimbangan elektronik.

Kami menemukan bahwa atom karbon dan sulfur telah mengubah tingkat oksidasi. Kami menyusun persamaan untuk setengah reaksi reduksi dan oksidasi:

Untuk kasus ini, NOC adalah 4, dan faktor tambahan adalah 1 (untuk karbon) dan 2 (untuk asam sulfat).

Kami menemukan faktor tambahan yang ditemukan di bagian kiri dan kanan skema reaksi sebelum formula zat yang mengandung karbon dan belerang:

C + 2H 2 SO 4 → CO 2 + 2SO 2 + H 2 O

Kami menyamakan jumlah atom hidrogen dengan menetapkan koefisien 2 di depan rumus air dan memastikan bahwa jumlah atom oksigen di kedua bagian persamaan adalah sama. Oleh karena itu, persamaan OVR

C + 2H 2 SO 4 \u003d CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

Muncul pertanyaan: di bagian mana dari skema OVR haruskah faktor tambahan yang ditemukan diletakkan - di sebelah kiri atau kanan?

Untuk reaksi sederhana, ini tidak masalah. Namun, harus diingat: jika faktor-faktor tambahan ditentukan di sisi kiri persamaan, maka koefisien diletakkan sebelum formula zat di sisi kiri; jika perhitungan dilakukan untuk sisi kanan, maka koefisien ditempatkan di sisi kanan persamaan. Contohnya:

Dengan jumlah atom Al di sisi kiri:

Dengan jumlah atom Al di sisi kanan:

Dalam kasus umum, jika substansi struktur molekul (O 2, Cl 2, Br 2, I 2, N 2) terlibat dalam reaksi, maka ketika memilih koefisien, mereka melanjutkan dari jumlah atom dalam molekul:

Jika N 2 O terbentuk dalam reaksi yang melibatkan HNO 3, maka skema keseimbangan elektron untuk nitrogen juga lebih baik ditulis berdasarkan dua atom nitrogen. .

Dalam beberapa reaksi redoks, salah satu zat dapat memenuhi fungsi baik agen pengoksidasi (agen pereduksi) dan agen pembentuk garam (yaitu, berpartisipasi dalam pembentukan garam).

Reaksi tersebut adalah karakteristik, khususnya, untuk interaksi logam dengan asam pengoksidasi (HNO 3, H 2 SO 4 (conc)), serta garam pengoksidasi (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3, Ca (OCl) 2) dengan asam klorida (karena anion Cl - asam klorida memiliki sifat pereduksi) dan asam lain yang anionnya merupakan zat pereduksi.

Kami menyusun persamaan untuk reaksi tembaga dengan asam nitrat encer:

Kita melihat bahwa bagian dari molekul asam nitrat dihabiskan untuk oksidasi tembaga, direduksi menjadi nitrat oksida (II), dan sebagian lagi pada pengikatan ion Cu 2+ yang terbentuk dengan garam Cu (NO 3) 2 (dalam komposisi garam keadaan oksidasi atom nitrogen adalah sama). seperti dalam asam, yaitu tidak berubah). Dalam reaksi seperti itu, faktor tambahan untuk elemen pengoksidasi selalu diletakkan di sisi kanan sebelum formula untuk produk reduksi, dalam hal ini, sebelum formula NO, dan bukan HNO 3 atau Cu (NO 3) 2.

Kami menempatkan koefisien 8 di depan rumus HNO 3 (dua molekul HNO 3 dihabiskan untuk oksidasi tembaga dan enam pada pengikatan tiga ion Cu 2+ dengan garam), kami menyamakan jumlah atom H dan O dan

3Cu + 8HNO 3 \u003d 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

Dalam kasus lain, asam, seperti asam klorida, secara bersamaan dapat menjadi agen pereduksi dan berpartisipasi dalam pembentukan garam:

Contoh 8.5 Hitung berapa banyak HNO 3 yang dihabiskan untuk pembentukan garam ketika dalam reaksi yang persamaannya

memasuki seng seberat 1,4 g.

Keputusan. Dari persamaan reaksi kita melihat bahwa dari 8 mol asam nitrat, hanya 2 mol yang menuju oksidasi 3 mol seng (sebelum formula untuk produk reduksi asam, NO, ada koefisien 2). 6 mol asam dikonsumsi untuk pembentukan garam, yang mudah ditentukan dengan mengalikan koefisien 3 di depan formula garam Zn (HNO 3) 2 dengan jumlah residu asam dalam komposisi satu unit garam formula, yaitu. pada 2.

n (Zn) \u003d 1,4 / 65 \u003d 0,0215 (mol).

x \u003d 0,043 mol;

m (HNO 3) \u003d n (HNO 3); M (HNO 3) \u003d 0,043 ⋅ 63 \u003d 2,71 (g)

Jawaban: 2.71 g.

Dalam beberapa OVR, tingkat oksidasi diubah oleh atom bukan dua, tetapi tiga elemen.

Contoh 8.6 Atur koefisien dalam aliran OVR sesuai dengan skema FeS + O 2 → Fe 2 O 3 + SO 2 menggunakan metode keseimbangan elektronik.

Keputusan. Kita melihat bahwa keadaan oksidasi diubah oleh atom-atom tiga unsur: Fe, S, dan O. Dalam kasus-kasus demikian, jumlah elektron yang diberikan oleh atom-atom dari unsur-unsur yang berbeda disimpulkan:

Setelah menetapkan koefisien stoikiometri, kami memperoleh:

4FeS + 7O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 4SO 2.

Pertimbangkan contoh penyelesaian jenis tugas ujian lainnya tentang topik ini.

Contoh 8.7 Tunjukkan jumlah elektron yang lewat dari zat pereduksi ke zat pengoksidasi selama penguraian lengkap tembaga (II) nitrat, beratnya 28,2 g.

Keputusan. Kami menulis persamaan untuk reaksi dekomposisi garam dan diagram neraca elektronik dari OVR; M \u003d 188 g / mol.

Kita melihat bahwa 2 mol O2 terbentuk atas dekomposisi 4 mol garam. Dalam hal ini, 4 mol elektron berpindah dari atom zat pereduksi (dalam hal ini, ion) ke zat pengoksidasi (yaitu, ion): . Karena jumlah kimiawi garam adalah n \u003d 28,2 / 188 \u003d 0,15 (mol), kita memiliki:

2 mol garam - 4 mol elektron

0,15 mol - x

n (e) \u003d x \u003d 4 ⋅ 0,15 / 2 \u003d 0,3 (mol),

N (e) \u003d N A n (e) \u003d 6.02 ⋅ 10 23 ⋅ 0.3 \u003d 1.806 ⋅ 10 23 (elektron).

Jawaban: 1,806 ⋅ 10 23.

Contoh 8.8 Dalam interaksi asam sulfat dengan jumlah kimia 0,02 mol dengan magnesium, atom belerang melekat 7,224 ⋅ 10 22 elektron. Temukan formula untuk produk reduksi asam.

Keputusan. Dalam kasus umum, proses reduksi atom belerang dalam komposisi asam sulfat dapat sebagai berikut:

itu. 1 mol atom sulfur dapat mengambil 2, 6 atau 8 mol elektron. Mengingat bahwa 1 mol asam mengandung 1 mol atom belerang, mis. n (H 2 SO 4) \u003d n (S), kami memiliki:

n (e) \u003d N (e) / N A \u003d (7.224 ⋅ 10 22) / (6.02 ⋅ 10 23) \u003d 0.12 (mol).

Kami menghitung jumlah elektron yang diambil 1 mol asam:

0,02 mol asam mengambil 0,12 mol elektron

1 mol - x

n (e) \u003d x \u003d 0,12 / 0,02 \u003d 6 (mol).

Hasil ini sesuai dengan proses pengurangan asam sulfat menjadi sulfur:

Jawab: belerang.

Contoh 8.9 Dalam reaksi karbon dengan asam nitrat pekat, air dan dua oksida pembentuk garam terbentuk. Temukan massa karbon yang bereaksi jika atom pengoksidasi dalam proses tersebut mengambil 0,2 mol elektron.

Keputusan. Interaksi zat berlangsung sesuai dengan skema reaksi

Kami menyusun persamaan untuk setengah reaksi oksidasi dan reduksi:

Dari skema keseimbangan elektronik, kita melihat bahwa jika atom pengoksidasi () mengambil 4 mol elektron, maka 1 mol (12 g) karbon memasuki reaksi. Kami menyusun dan memutuskan proporsi:

4 mol elektron - 12 g karbon

0,2 - x

x \u003d 0,2 ⋅ 12 4 \u003d 0,6 (g).

Jawaban: 0,6 g.

Klasifikasi reaksi redoks

Bedakan antara reaksi redoks intermolekul dan intramolekul.

Kapan oVR antar molekul  atom zat pengoksidasi dan zat pereduksi adalah bagian dari zat yang berbeda dan merupakan atom dari unsur kimia yang berbeda.

Kapan oVR intramolekul  atom zat pengoksidasi dan zat pereduksi adalah bagian dari zat yang sama. Reaksi intramolekul termasuk disproporsidi mana zat pengoksidasi dan zat pereduksi adalah atom dari unsur kimia yang sama dalam komposisi zat yang sama. Reaksi semacam itu dimungkinkan untuk zat yang mengandung atom dengan tingkat oksidasi menengah.

Contoh 8.10. Tunjukkan skema disproporsi OVR:

1) MnO 2 + HCl → MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O

2) Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2

3) KI + Cl 2 → KCl + I 2

4) Cl 2 + KOH → KCl + KClO + H 2 O

Keputusan . Reaksi 1) –3) adalah OVR antar molekul:

Reaksi disproporsionasi adalah reaksi 4), karena mengandung atom klorin dan zat pengoksidasi dan zat pereduksi:

Jawab: 4).

Adalah mungkin untuk secara kualitatif mengevaluasi sifat-sifat redoks zat berdasarkan analisis keadaan oksidasi atom dalam zat:

1) jika atom yang bertanggung jawab atas sifat redoks berada dalam keadaan oksidasi tertinggi, maka atom ini tidak lagi dapat melepaskan elektron, tetapi hanya dapat menerimanya. Karena itu, dalam OVR zat ini akan menunjukkan hanya sifat pengoksidasi. Contoh zat tersebut (tingkat oksidasi atom yang bertanggung jawab untuk sifat redoks ditunjukkan dalam formula):

2) jika atom yang bertanggung jawab atas sifat redoks berada pada tingkat oksidasi terendah, maka zat ini akan ditampilkan hanya sifat restoratif  (atom ini tidak bisa lagi menerima elektron, ia hanya bisa memberikannya). Contoh zat tersebut:,. Oleh karena itu, hanya anion halogen yang hanya memperlihatkan sifat pereduksi dalam OVR (pengecualiannya adalah F -, untuk oksidasi dimana arus listrik digunakan pada anoda), ion sulfida S 2−, atom nitrogen dalam molekul amonia, dan ion hidrida H -. Logam (Na, K, Fe) hanya memiliki sifat pereduksi;

3) jika atom unsur dalam keadaan oksidasi menengah (keadaan oksidasi lebih besar dari minimum, tetapi kurang dari maksimum), maka zat yang sesuai (ion) akan terwujud tergantung pada kondisi dual oksidatif-sifat restoratif: zat pengoksidasi yang lebih kuat akan mengoksidasi zat (ion) ini, dan zat pereduksi yang lebih kuat akan pulih. Contoh zat tersebut adalah belerang, karena keadaan oksidasi tertinggi dari atom belerang adalah +6, dan terendah –2, sulfur dioksida (IV), oksida nitrat (III) (tingkat oksidasi tertinggi dari atom nitrogen +5, dan terendah -3), hidrogen peroksida ( tingkat oksidasi tertinggi dari atom oksigen adalah +2, dan terendah –2). Sifat redoks ganda diperlihatkan oleh ion logam dalam kondisi oksidasi menengah: Fe 2+, Mn +4, Cr +3, dll.

Contoh 8.11. Reaksi redoks tidak dapat terjadi, skema yang:

1) Cl 2 + KOH → KCl + KClO 3 + H 2 O

2) S + NaOH → Na 2 S + Na 2 SO 3 + H 2 O

3) KClO → KClO 3 + KClO 4

4) KBr + Cl 2 → KCl + Br

Keputusan. Reaksi tidak dapat terjadi, skema yang ditunjukkan di bawah angka 3), karena zat pereduksi ada di dalamnya, tetapi tidak ada zat pengoksidasi:

Jawab: 3).

Untuk beberapa zat, dualitas redoks disebabkan oleh keberadaannya dalam komposisi berbagai atom baik dalam keadaan oksidasi terendah maupun tertinggi; misalnya, asam klorida (HCl) karena atom hidrogen (tingkat oksidasi tertinggi sama dengan +1) adalah zat pengoksidasi, dan karena anion Cl, itu adalah zat pereduksi (keadaan oksidasi rendah).

OVR tidak mungkin antara zat yang hanya menunjukkan oksidatif (HNO 3 dan H 2 SO 4, KMnO 4 dan K 2 CrO 7) atau hanya mengurangi sifat (HCl dan HBr, HI dan H 2 S)

ODS sangat umum di alam (metabolisme pada organisme hidup, fotosintesis, respirasi, pembusukan, pembakaran), banyak digunakan oleh manusia untuk berbagai keperluan (memperoleh logam dari bijih, asam, alkali, amonia dan halogen, menciptakan sumber arus kimia, menghasilkan panas dan energi saat membakar berbagai zat). Perlu dicatat bahwa OVR sering menyulitkan hidup kita (pembusukan makanan, buah-buahan dan sayuran, korosi logam - semua ini disebabkan oleh berbagai proses redoks).

No. 234. Reaksi diungkapkan oleh skema:

K2 Cr2 O7 + HCl → Cl2 + CrCl3 + KCl + H2 O

Au + HNO3 + HCl → AuCl3 + NO + H2 O

Keputusan. dan)

Persamaan elektronik

3 Cl– - e– \u003d Cl0

1 Cr6 + + 3e– \u003d Cr3 +

K2 Cr2 O7 + 14HCl \u003d 3Cl2 + 2CrCl3 + 2KCl + 7H2 O

K2 Cr2 O7 - adalah agen pengoksidasi.

HCl - adalah agen pereduksi.

HCl - teroksidasi.

K2 Cr2 O7 - sedang dipulihkan.

Persamaan elektronik

1 Au0 - 3e– \u003d Au3 +

1 N5 + + 3e– \u003d N2 +

Kami mengatur koefisien dalam persamaan reaksi, menggunakan persamaan elektronik

Au + HNO3 + 3HCl → AuCl3 + NO + 2H2 O

HNO3 - adalah agen pengoksidasi.

Au - adalah agen pereduksi.

Au teroksidasi.

HNO3 - dipulihkan.

No. 237. Reaksi diungkapkan oleh skema:

Cr2 O3 + KClO3 + KOH → K2 CrO4 + KCl + H2 O

MnSO4 + PbO2 + HNO3 → HMnO4 + Pb (NO3) 2 + PbSO4 + H2 O

Buat persamaan elektronik. Masukkan koefisien dalam persamaan reaksi. Untuk setiap reaksi, tentukan zat mana yang merupakan zat pengoksidasi, yang merupakan zat pereduksi; zat mana yang teroksidasi, mana yang sedang dikurangi.

Keputusan. dan)

Persamaan elektronik

2 Cr3 + - 3e– \u003d Cr6 +

1 Cl5 + + 6e– \u003d Cl–

Kami mengatur koefisien dalam persamaan reaksi, menggunakan persamaan elektronik

Cr2 O3 + KClO3 + 4KOH → 2K2 CrO4 + KCl + 2H2 O

KClO3 - adalah agen pengoksidasi.

Cr2 O3 - adalah agen pereduksi.

Cr2 O3 - dioksidasi.

KClO3 - dipulihkan.

Persamaan elektronik

2 Mn2 + - 5e– \u003d Mn7 +

5 Pb4 + + 2e– \u003d Pb2 +

Kami mengatur koefisien dalam persamaan reaksi, menggunakan persamaan elektronik

2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb (NO3) 2 + 2PbSO4 + 2H2 O

PbO2 - adalah agen pengoksidasi.

MnSO4 - adalah agen pereduksi.

MnSO4 - dioksidasi.

PbO2 - dipulihkan.

No. 240. Dapatkah reaksi redoks terjadi antara zat: a) PH3 dan HBr; b) K2 Cr2 O7 dan H3 PO3; c) HNO3 dan H2 S? Mengapa? Berdasarkan persamaan elektronik, atur koefisien dalam persamaan reaksi yang mengikuti skema

AsH3 + HNO3 → H3 AsO4 + NO2 + H2 O.

a) Reaksi PH3 dan HBr - redoks tidak dapat terjadi, karena fosfor dan bromin masing-masing memiliki tingkat oksidasi yang lebih rendah –3 dan –1.

b) K2 Cr2 O7 dan H3 PO3 - reaksi redoks dimungkinkan, karena fosfor memiliki tingkat oksidasi menengah +3 dan dapat dioksidasi dengan kromium yang memiliki tingkat oksidasi tinggi.

c) HNO3 dan H2 S - reaksi redoks dimungkinkan, karena sulfur memiliki tingkat oksidasi yang lebih rendah –2 dan nitrogen lebih tinggi +5, asam nitrat mengoksidasi hidrogen sulfida.

Persamaan elektronik

	As3- - 8e– \u003d As5 +
	N5 + + e– \u003d N4 +

Persamaan molekul

AsH3 + 8HNO3 \u003d H3 AsO4 + 8NO2 + 4H2 O.

No. 243. Berapa konsentrasi ion Zn2 \u200b\u200b+ (dalam mol / l) akankah potensial elektroda seng 0,015 V lebih kecil dari potensial elektroda standarnya?

E \u003d E ° +0, 059 lgC n

Dari rumus ini kita menemukan konsentrasi ion Zn2 \u200b\u200b+ dalam larutan

0,059 lg C \u003d E - E ° n

log C \u003d n (E - E °) 0,059

2 (E - E °)

C \u003d 100.059 \u003d 10

di mana E °E ° \u003d - 0,015 V - Jawaban: C \u003d 0,30 mol / l.

penurunan potensial elektroda.

No. 246. Potensi elektroda perak dalam larutan AgNO3 berjumlah 95% dari potensi elektroda standarnya. Berapa konsentrasi ion Ag + (dalam mol / l)?

Potensi elektroda standar perak

E ° \u003d + 0,80 V

Potensi elektroda perak dalam larutan

E \u003d 0,95; E ° \u003d 0,95; 0,80 \u003d 0,76 V

Menurut hukum Nernst, potensi elektroda logam dalam larutan ditentukan oleh formula

E \u003d E ° +0, 059 lgC n

di mana n \u003d 1 adalah jumlah elektron yang berpartisipasi dalam proses. Dari formula ini kita menemukan konsentrasi ion perak dalam larutan

0,059 lg C \u003d E - E ° n

log C \u003d n (E - E °) 0,059

n (E− E °)

C \u003d 100.059 \u003d 10

Jawab: C \u003d 0,21 mol / L.

1(0,76−0,8)

249 Pada konsentrasi ion Cu2 + (mol / l) berapakah nilai potensial elektroda tembaga menjadi sama dengan potensial standar elektroda hidrogen?

Solusi Potensi elektroda standar:

Potensi elektroda pada konsentrasi ion yang diberikan ditentukan oleh persamaan Nernst

E \u003d E ° +0.059 logC \u003d 0n

di mana n \u003d 2 adalah jumlah elektron yang berpartisipasi dalam proses.

Dari persamaan Nernst kita menemukan konsentrasi yang diinginkan

Buat diagram, tulis persamaan elektronik dari proses elektroda dan hitung EMF sel galvanik yang terdiri dari pelat timbal dan magnesium, turunkan ke larutan garamnya dengan konsentrasi \u003d \u003d 0,01 mol / l. Apakah ggl elemen ini akan berubah jika konsentrasi masing-masing ion meningkat dengan jumlah kali yang sama.

(-) Mg | Mg2 + || Pb2 + | Pb (+)

Ketika sel galvanik dilepaskan, proses anodik Mg0 - 2e– → Mg2 + proses katodik Pb2 + 2e– → Pb0

Potensi elektroda standar dari elektroda magnesium Mg2 + | Mg –E ° Mg \u003d - 2.37 B; elektroda timbal Pb2 + | Pb –E ° Pb \u003d - 0,127 B.

Potensi elektroda pada konsentrasi ion yang diberikan ditentukan oleh persamaan Nernst

E \u003d E ° +0.059 lgC n

di mana n \u003d 2 adalah jumlah elektron yang berpartisipasi dalam proses.

Karena konsentrasi ion dan muatannya sama, potensial elektroda akan berubah dari nilai potensial standar dengan satu dan nilai yang sama, yang tidak akan mempengaruhi EMF elemen, oleh karena itu EMF elemen akan

E \u003d E ° Pb - E ° Mg \u003d - 0.127 + 2.37 \u003d 2.243 V.

Jika konsentrasi masing-masing ion meningkat dengan jumlah kali yang sama, maka ggl elemen tidak akan berubah.

Buat diagram, tulis persamaan elektronik dari proses elektroda, dan hitung EMF sel galvanik yang terdiri dari kadmium dan plat magnesium yang dicelupkan ke dalam larutan garamnya dengan konsentrasi \u003d \u003d 1 mol / L. Akankah nilai EMF berubah jika konsentrasi masing-masing ion dikurangi menjadi 0,01 mol / l?

Diagram Sel Elektrokimia

(-) Mg | Mg2 + || Cd2 + | Cd (+)

Saat pemakaian sel galvanik

EMF dari sel galvanik

E \u003d E ° Cd –E ° Mg \u003d –0.403 + 2.37 \u003d 1.967 V.

Potensi elektroda seng pada konsentrasi ion yang diberikan ditentukan oleh persamaan Nernst

E \u003d E ° +0.059 lgC n

di mana n \u003d 2 adalah jumlah elektron yang berpartisipasi dalam proses.

Oleh karena itu, jika konsentrasi masing-masing ion dikurangi menjadi 0,01 mol / l, maka potensi masing-masing elektroda akan berubah dengan nilai yang sama, oleh karena itu, ggl elemen tidak akan berubah.

No. 258. Proses kimia apa yang terjadi pada elektroda saat mengisi dan menggunakan baterai timbal?

Proses kimiawi baterai timbal

(dari kiri ke kanan - keluar, dari kanan ke kiri - mengisi):

No. 261 Solusi K2 SO4 dielektrolisis pada arus 5 A selama 3 jam. Kompilasi persamaan elektronik dari proses yang terjadi pada elektroda. Berapa massa air yang terurai dalam kasus ini, dan berapakah volume gas (n.o.) yang sama dengan, yang dialokasikan pada katoda dan anoda?

Keputusan. Persamaan elektronik

m 1 \u003d EI t / 96500 \u003d 8 · 5 · 3 · 3600/96500 \u003d 4.477 g

ν \u003d m1 / 32 \u003d 4.477 / 32 \u003d 0.1399 mol

V \u003d 22.4 ν \u003d 22.4 · 0.1399 \u003d 3.133 l.

m 2 \u003d Э I t / 96500 \u003d 1 · 5 · 3 · 3600/96500 \u003d 0,5596 g

ν \u003d m2 / 2 \u003d 0,5596 / 2 \u003d 0,2798 mol

V \u003d 22,4 ν \u003d 22,4 · 0,2798 \u003d 6,266 l.

Massa air yang terdekomposisi sama dengan total massa hidrogen yang dilepaskan dan oksigen m \u003d m1 + m2 \u003d 4,477 + 0,5596 \u003d 5,03 g.

No. 264. Elektrolisis larutan Na2SO4 dilakukan selama 5 jam pada kekuatan arus 7 A. Membuat persamaan elektronik dari proses yang terjadi pada elektroda. Berapa massa air yang terdekomposisi dalam kasus ini, dan berapakah volume gas (n.o.) yang sama dengan, yang dialokasikan pada katoda dan anoda? Keputusan.

Persamaan elektronik

pada anoda 2Н2 О– - 4e– → О2 + 4Н + pada katoda 2Н2 О + 2e– → Н2 + 2 (ОН) -

Setara oksigen adalah E \u003d M / n \u003d 16/2 \u003d 8 g / mol di mana n \u003d 2 adalah valensi oksigen.

Menurut hukum Faraday, massa oksigen dilepaskan pada elektroda

m 1 \u003d EI t / 96500 \u003d 8 · 7 · 5 · 3600/96500 \u003d 10.45 g

Di mana jumlah oksigen dilepaskan

ν \u003d m1 / 32 \u003d 10.45 / 32 \u003d 0.3264 mol

Volume satu mol gas dalam kondisi normal adalah 22,4 liter, oleh karena itu, volume oksigen dilepaskan.

V \u003d 22,4 ν \u003d 22,4 · 0,3264 \u003d 7.31 l.

Setara dengan hidrogen E \u003d M / n \u003d 1/1 \u003d 1 g / mol di mana n \u003d 1 adalah valensi hidrogen.

Menurut hukum Faraday, massa hidrogen dilepaskan pada elektroda

m 2 \u003d Э I t / 96500 \u003d 1 · 7 · 5 · 3600/96500 \u003d 1.306 g

Di mana jumlah hidrogen dilepaskan

ν \u003d m2 / 2 \u003d 1.306 / 2 \u003d 0.6528 mol

Volume satu mol gas dalam kondisi normal adalah 22,4 liter, oleh karena itu, volume hidrogen dilepaskan.

V \u003d 22,4 ν \u003d 22.4.6528 \u003d 14.62 l.

Massa air yang terdekomposisi sama dengan massa total hidrogen dan oksigen yang dilepaskan

m \u003d m 1 + m2 \u003d 10,45 + 1,306 \u003d 11,75 g.

№ 267. Berapa besar massa anoda perak akan berkurang jika elektrolisis larutan AgNO3 untuk dilakukan pada arus 2 A selama 38 menit 20 detik? Buat persamaan elektronik dari proses yang terjadi pada elektroda grafit.

Menurut hukum Faraday, massa di mana massa anoda akan berkurang

		saya × t		107,87 × 2 × (38 × 60+ 20)

di mana mE \u003d 107,87 g / mol adalah massa setara perak.

Persamaan proses elektronik, jika elektrolisis dilakukan dengan elektroda karbon: perak dilepaskan di katoda: Ag + + е– \u003d Ag

pada anoda: 2NO3 - - 2 sebelum - 2H2 O \u003d 2 НNO3 + O2

No. 270. Elektrolisis larutan NaI dilakukan pada kekuatan arus 6 A selama 2,5 jam. Kompilasi persamaan elektronik dari proses yang terjadi pada elektroda karbon, dan hitung massa zat yang dilepaskan pada katoda dan anoda?

Persamaan proses elektronik, jika elektrolisis dilakukan dengan elektroda karbon: hidrogen diproduksi di katoda: 2Н + + 2е– \u003d Н2

di anoda: 2I– - 2 е– \u003d I2

Menurut hukum Faraday, massa zat dilepaskan pada elektroda

m \u003d mE I × t

Di katoda

1 × 6 × 9000 \u003d

m 0,56 g. 96.500

di mana mE \u003d 1 g / mol adalah massa setara hidrogen; t \u003d 3600 · 2.5 \u003d 9000 s adalah waktu elektrolisis.

126, 9 × 6 × 9000 \u003d

m 71g. 96500

di mana mE \u003d 126,9 g / mol adalah massa setara yodium; t \u003d 3600 · 2.5 \u003d 9000 s adalah waktu elektrolisis.

Buat persamaan elektronik dari proses yang terjadi pada elektroda grafit selama elektrolisis lelehan dan larutan NaCl dan KOH. Berapa liter (n.o.) gas yang akan dilepaskan di anoda selama elektrolisis kalium hidroksida jika elektrolisis dilakukan selama 30 menit pada arus 0,5 A?

Selama elektrolisis dari lelehan NaCl, reaksi berikut terjadi pada elektroda:

Selama elektrolisis larutan NaCl berair, reaksi berikut terjadi pada elektroda:

pada anoda Cl - - e- → ½ Cl

di katoda 2Н + + 2e– → H2

Selama elektrolisis larutan NaOH berair pada elektroda, reaksi berikut terjadi:

pada anoda 2OH - - 2e– → HO + ½O

di katoda 2Н + + 2e– → H2

Setara oksigen adalah E \u003d M / n \u003d 16/2 \u003d 8 g / mol di mana n \u003d 2 adalah valensi oksigen.

Menurut hukum Faraday, massa oksigen dilepaskan pada elektroda

m \u003d Э I t / 96500 \u003d МО I t / (96500 n)

Di mana jumlah oksigen dilepaskan

ν \u003d m / (2 M) \u003d I t / (2 · 96500 n)

Volume satu mol gas dalam kondisi normal adalah 22,4 liter, oleh karena itu, volume oksigen dilepaskan.

V \u003d 22,4 ν \u003d 22,4 I t / (2 · 96500 n) \u003d 22,4 · 0,5 · 1800 / (2 · 96500 · 2) \u003d 0,052 L

No. 276. Selama elektrolisis garam dari logam trivalen pada kekuatan arus 1,5 A selama 30 menit, 1,071 g logam dilepaskan di katoda. Hitung massa atom logam. Solusi Menurut hukum Faraday, massa logam dilepaskan pada elektroda

m \u003d mE I t / 96500

Di mana kita menemukan massa logam yang setara

m E \u003d 96500 · m / (I · t) \u003d 96500 · 1.071 / (1.5 · 30 · 60) \u003d 38.278 g / mol.

Massa atom logam (sejak logam trivalen)

A \u003d 3 · m E \u003d 3 · 38.278 \u003d 114.82 g / mol.

Tugas 231.
Reaksi diungkapkan oleh skema:
P + HClO 3 + H 2 O ⇔ H 3 PO 4 + HCl;
Н 3 AsO 3 + KMnO 4 + Н 2 SO 4 ⇔ Н 3 AsO 4 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O
Buat persamaan elektronik. Masukkan koefisien dalam persamaan reaksi. Untuk setiap reaksi, sebutkanzat mana yang merupakan zat pengoksidasi, yang merupakan zat pereduksi; zat mana yang teroksidasi, mana yang sedang dikurangi.
Keputusan:

a) P + HClO 3 + H 2 O ⇔ H 3 PO 4 + HCl;

Persamaan ion-molekul:

6P 0 + 5I +5 \u003d 6P +5 + I -1

Jumlah total elektron yang diberikan oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang dilekatkan oleh zat pengoksidasi. Total ganda terkecil untuk elektron yang dikirim dan diterima adalah tiga puluh. Membagi angka ini dengan 6, kita memperoleh koefisien 5 untuk zat pengoksidasi dan produk reduksi, dan ketika membagi 30 dengan 5, kita memperoleh koefisien 6 untuk zat pereduksi dan produk oksidasi. Persamaan reaksi molekuler:

6P + 5HClO 3 + 9H 2 O ⇔ 6H 3 PO 4 + 5HCl

Dalam reaksi ini: P adalah zat pereduksi, HIO 3 adalah zat pengoksidasi; P dioksidasi menjadi H 3 PO 4, HIO 3 - direduksi menjadi HI.

b) Н 3 AsO 3 + KMnO 4 + Н 2 SO 4 ⇔ Н 3 AsO 4 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O

Persamaan ion-molekul:

5As 3+ + 2Mn 7+ \u003d 5As 5+ + 2Mn 2+

5Н 3 AsO 3 + 2KMnO 4 + 3Н 2 SO 4 ⇔ 5Н 3 AsO 4 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O

Dalam reaksi ini: H 3 AsO 3 adalah zat pereduksi, KMnO 4 adalah zat pengoksidasi; H 3 AsO 3 dioksidasi menjadi H 3 AsO 4, KMnO 4 dikurangi menjadi MnSO 4.

Tugas 232.
Reaksi diungkapkan oleh skema:
NaCrO 2 + Br 2 + NaOH ⇔ Na 2 CrO 4 + NaBr + H 2 O
FeS + HNO 3 ⇔ Fe (NO 3) 2 + S + NO + H 2 O

Keputusan:
Jika kedua zat awal dan produk dari interaksinya diberikan dalam pernyataan masalah, maka menulis persamaan reaksi mengurangi, sebagai aturan, untuk menemukan dan mengatur koefisien. Koefisien ditentukan oleh keseimbangan elektronik menggunakan persamaan elektronik. Kami menghitung bagaimana zat pereduksi dan zat pengoksidasi mengubah tingkat oksidasi, dan kami merefleksikannya dalam persamaan elektronik. Koefisien untuk reduktor dan oksidator identik untuk produk oksidasi dan reduksi. . Koefisien untuk zat yang atom-atomnya tidak mengubah keadaan oksidasinya ditemukan melalui seleksi.

a) NaCrO 2 + Br 2 + NaOH ⇔ Na 2 CrO 4 + NaBr + H 2 O

persamaan keseimbangan elektronik:

Persamaan ion-molekul:

2Cr 3+ + 3Br 2 0 \u003d 2Cr 6+ + 6Br -

Jumlah total elektron yang diberikan oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang dilekatkan oleh zat pengoksidasi. Kelipatan terkecil total untuk elektron yang diberikan dan diterima adalah enam. Membagi angka ini dengan 2, kita memperoleh koefisien 3 untuk zat pengoksidasi dan produk reduksi, dan ketika membagi 6 dengan 3, kita memperoleh koefisien 2 untuk zat pereduksi dan produk oksidasi. Persamaan reaksi molekuler:

2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH ⇔ 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 4H 2 O

Dalam reaksi ini: NaCrO 2 adalah agen pereduksi, Br 2 adalah agen pengoksidasi; NaCrO 2 dioksidasi menjadi Na 2 CrO 4, Br 2 - direduksi menjadi NaBr.

b) FeS + HNO 3 ⇔ Fe (NO 3) 2 + S + NO + H 2 O

Persamaan neraca elektronik:

Persamaan ion-molekul:

3S 2- + 2N 5+ \u003d 3S 0 + 2N 2+

FeS + HNO 3 ⇔ Fe (NO 3) 2 + S + NO + H 2 O

Dalam reaksi ini: FeS adalah zat pereduksi, HNO 3 adalah zat pengoksidasi; FeS dioksidasi menjadi S, HNO 3 dikurangi menjadi NO.

Tugas 233.
Reaksi diungkapkan oleh skema:
HNO 3 + Zn ⇔ N 2 O + Zn (NO 3) 2 + H 2 O;
FeSO 4 + KClO 3 + H 2 SO 4 ⇔ Fe 2 (SO 4) 3 + KCl + H 2 O
Buat persamaan elektronik. Masukkan koefisien dalam persamaan reaksi. Untuk setiap reaksi, tentukan zat mana yang merupakan zat pengoksidasi, yang merupakan zat pereduksi; zat mana yang teroksidasi, mana yang sedang dikurangi.
Keputusan:
Jika kedua zat awal dan produk dari interaksinya diberikan dalam pernyataan masalah, maka menulis persamaan reaksi mengurangi, sebagai aturan, untuk menemukan dan mengatur koefisien. Koefisien ditentukan oleh keseimbangan elektronik menggunakan persamaan elektronik. Kami menghitung bagaimana zat pereduksi dan zat pengoksidasi mengubah tingkat oksidasi, dan kami merefleksikannya dalam persamaan elektronik. Koefisien untuk reduktor dan oksidator identik untuk produk oksidasi dan reduksi. . Koefisien untuk zat yang atom-atomnya tidak mengubah keadaan oksidasinya ditemukan melalui seleksi.

a) HNO 3 + Zn ⇔ N 2 O + Zn (NO 3) 2 + H 2 O

persamaan keseimbangan elektronik:

Persamaan ion-molekul:

4Zn 0 + 2N 5+ \u003d 4Zn 2+ + 2N +

Jumlah total elektron yang diberikan oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang dilekatkan oleh zat pengoksidasi. Kelipatan terkecil total untuk elektron yang diberikan dan diterima adalah delapan. Membagi angka ini dengan 4, kita memperoleh koefisien 2 untuk zat pengoksidasi dan produk reduksi, dan ketika membagi 8 dengan 2, kita memperoleh koefisien 4 untuk zat pereduksi dan produk oksidasi. Persamaan reaksi molekuler:

10HNO 3 + 4Zn ⇔ N 2 O + 4Zn (NO 3) 2 + 5H 2 O;

Dalam reaksi ini: Zn adalah zat pereduksi, HNO 3 adalah zat pengoksidasi; Zn dioksidasi menjadi Zn (NO 3) 2, HNO 3 dikurangi menjadi N 2 O.

b) FeSO 4 + KClO 3 + H 2 SO 4 ⇔ Fe 2 (SO 4) 3 + KCl + H 2 O

Persamaan neraca elektronik:

Persamaan ion-molekul:

6Fe 2+ + Cl 5+ \u003d 6Fe 3+ + Cl -

Jumlah total elektron yang diberikan oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang dilekatkan oleh zat pengoksidasi. Kelipatan terkecil total untuk elektron yang diberikan dan diterima adalah enam. Membagi angka ini dengan 6, kita memperoleh koefisien 1 untuk zat pengoksidasi dan produk reduksi, dan ketika membagi 6 dengan 1, kita memperoleh koefisien 6 untuk zat pereduksi dan produk oksidasi. Persamaan reaksi molekuler:

6FeSO 4 + KClO 3 + 3H 2 SO 4 ⇔ 3 Fe 2 (SO 4) 3 + KCl + 3H 2 O

Dalam reaksi ini: FeSO 4 adalah agen pereduksi, KClO 3 adalah agen pengoksidasi; FeSO 4 dioksidasi menjadi Fe 2 (SO 4) 3, KClO 3 - direduksi menjadi KCl.

Tugas 234.
  Reaksi diungkapkan oleh skema:
K 2 Cr 2 O 7 + HCl ⇔ Cl 2 + CrCl 3 + KCl + H 2 O;
Au + HNO 3 + HCl ⇔ AuCl 3 + NO + H 2 O
Buat persamaan elektronik. Masukkan koefisien dalam persamaan reaksi. Untuk setiap reaksi, tentukan zat mana yang merupakan zat pengoksidasi, yang merupakan zat pereduksi; zat mana yang teroksidasi, mana yang sedang dikurangi.
Keputusan:
Jika kedua zat awal dan produk dari interaksinya diberikan dalam pernyataan masalah, maka menulis persamaan reaksi mengurangi, sebagai aturan, untuk menemukan dan mengatur koefisien. Koefisien ditentukan oleh keseimbangan elektronik menggunakan persamaan elektronik. Kami menghitung bagaimana zat pereduksi dan zat pengoksidasi mengubah tingkat oksidasi, dan kami merefleksikannya dalam persamaan elektronik. Koefisien untuk reduktor dan oksidator identik untuk produk oksidasi dan reduksi. . Koefisien untuk zat yang atom-atomnya tidak mengubah keadaan oksidasinya ditemukan melalui seleksi.

a) K 2 Cr 2 O 7 + HCl ⇔ Cl 2 + CrCl 3 + KCl + H 2 O

persamaan keseimbangan elektronik:

Persamaan ion-molekul:

2Cr 6+ + 6Cl - \u003d 2Cr 3+ + 3Cl2 0

Jumlah total elektron yang diberikan oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang dilekatkan oleh zat pengoksidasi. Kelipatan terkecil total untuk elektron yang diberikan dan diterima adalah enam. Membagi angka ini dengan 3, kita memperoleh koefisien 2 untuk zat pengoksidasi dan produk reduksi, dan ketika membagi 6 dengan 2, kita memperoleh koefisien 3 untuk zat pereduksi dan produk oksidasi. Persamaan reaksi molekuler:

K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl ⇔ 3Cl 2 + 2CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O

Dalam reaksi ini: HCl adalah agen pereduksi, K2C r2 O 7 adalah agen pengoksidasi; HCl dioksidasi menjadi Cl 2, K 2 Cr 2 O 7 - direduksi menjadi CrCl 3.

b) Au + HNO 3 + HCl ⇔ AuCl 3 + NO + H 2 O

Persamaan neraca elektronik:

Persamaan ion-molekul:

Au 0 + N 5+ \u003d Au 3+ + N 2+

Jumlah total elektron yang diberikan oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang dilekatkan oleh zat pengoksidasi. Di sini, jumlah elektron yang diberikan dan jumlah elektron yang diterima adalah 3, oleh karena itu, koefisien zat pereduksi dan zat pengoksidasi, dan sebelum produk oksidasi dan reduksi sama dengan 1. Persamaan reaksi molekul:

Au + HNO 3 + 3HCl ⇔ AuCl 3 + NO + 2H 2 O

Dalam reaksi ini: Au adalah agen pereduksi, HNO 3 adalah agen pengoksidasi; Au dioksidasi menjadi AuCl 3, HNO 3 dikurangi menjadi NO.

Tugas 235.
Dapatkah reaksi redoks terjadi antara zat: a) NH 3 dan KMnO 4 b) HNO 2 dan HI; c) HSI dan H 2 S? Mengapa? Berdasarkan persamaan elektronik, atur koefisien dalam persamaan reaksi, sesuai dengan skema:
КМnO 4 + КNO 2 + Н 2 SO 4 ⇔ МnSO 4 + КNO 3 + К 2 SO 4 + Н 2 O
Keputusan:
a) Keadaan oksidasi dalam NH 3 n(N) \u003d -3 (terendah); dalam KMnO 4 n(Mn) \u003d +7 (tertinggi). Karena nitrogen berada pada tingkat oksidasi terendah, dan mangan berada pada tingkat oksidasi tertinggi, zat yang diambil dapat saling berinteraksi, dengan NH3 sebagai zat pengoksidasi dan KMnO 4 sebagai zat pereduksi.

b) dalam HNO 2 n(N) \u003d +3 (menengah); hai n(I) \u003d -1 (terendah). Oleh karena itu, interaksi zat ini dimungkinkan, dan HI adalah agen pengoksidasi, dan HNO 2 adalah agen pereduksi.

c) dalam HCl n(Cl) \u003d -1 (terendah); dalam H 2 S n(S) \u003d -2 (terendah). Karena klorin dan sulfur berada dalam tingkat oksidasi terendah, kedua zat ini hanya menunjukkan sifat pereduksi dan tidak dapat berinteraksi satu sama lain.

d) KMnO 4 + KNO 2 + Н 2 SO 4 ⇔ МnSO 4 + КNO 3 + К 2 SO 4 + Н 2 O
Jika kedua zat awal dan produk dari interaksinya diberikan dalam pernyataan masalah, maka menulis persamaan reaksi mengurangi, sebagai aturan, untuk menemukan dan mengatur koefisien. Koefisien ditentukan oleh keseimbangan elektronik menggunakan persamaan elektronik. Kami menghitung bagaimana zat pereduksi dan zat pengoksidasi mengubah tingkat oksidasi, dan kami merefleksikannya dalam persamaan elektronik. Koefisien untuk reduktor dan oksidator identik untuk produk oksidasi dan reduksi. . Koefisien untuk zat yang atom-atomnya tidak mengubah keadaan oksidasinya ditemukan melalui seleksi.

persamaan keseimbangan elektronik:

Persamaan ion-molekul:

2Mn 7+ + 5N 3+ \u003d 2Mn 2+ + 5N 5+

Jumlah total elektron yang diberikan oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang dilekatkan oleh zat pengoksidasi. Total ganda terkecil untuk elektron yang dikirim dan diterima adalah sepuluh. Membagi angka ini dengan 5, kita memperoleh koefisien 2 untuk zat pengoksidasi dan produk reduksi, dan ketika membagi 10 dengan 2, kita memperoleh koefisien 5 untuk zat pereduksi dan produk oksidasi. Persamaan reaksi molekuler:

2 КМnO 4 + 5КNO 2 + 3Н 2 SO 4 ⇔ 2МnSO 4 + 5КNO 3 + К 2 SO 4 + 3Н 2 O

Esensi metode keseimbangan elektronik  terdiri dari:

• Menghitung perubahan derajat oksidasi untuk setiap elemen dalam persamaan kimia
• Unsur-unsur yang keadaan oksidasi akibat reaksi tidak berubah tidak diperhitungkan
• Dari unsur-unsur yang tersisa, tingkat oksidasi yang telah berubah - keseimbangan disusun, terdiri dalam penghitungan jumlah elektron yang diperoleh atau yang hilang.
• Untuk semua elemen yang kehilangan atau menerima elektron (jumlah yang berbeda untuk setiap elemen), multiple paling tidak umum
• Nilai yang ditemukan adalah koefisien dasar untuk persiapan persamaan.

Secara visual, algoritma untuk memecahkan masalah menggunakan metode keseimbangan elektronik  disajikan dalam diagram.

Bagaimana tampilannya dalam praktik, diulas pada contoh tugas dalam langkah-langkah.

Tugas.
   Menggunakan metode keseimbangan elektronik, pilih koefisien dalam skema reaksi redoks berikut yang melibatkan logam:

A) Ag + HNO 3 → AgNO 3 + NO + H 2 O
   b) Ca + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 S + H 2 O
   c) Jadilah + HNO 3 → Jadilah (NO 3) 2 + NO + H 2 O

Keputusan.
   Untuk mengatasi masalah ini, kami menggunakan aturan untuk menentukan tingkat oksidasi.

Penerapan metode keseimbangan elektronik dalam beberapa langkah. Contoh "a"

Dandan keseimbangan elektronik  untuk setiap elemen dari reaksi oksidasi Ag + HNO 3 → AgNO 3 + NO + H 2 O.

Langkah 1. Kami menghitung keadaan oksidasi untuk setiap elemen yang terlibat dalam reaksi kimia.

Ag. Perak pada awalnya netral, artinya ia memiliki tingkat oksidasi nol.

   Untuk HNO 3 kami mendefinisikan tingkat oksidasi sebagai jumlah keadaan oksidasi masing-masing elemen.

Keadaan oksidasi hidrogen adalah +1, oksigen adalah -2, oleh karena itu, keadaan oksidasi nitrogen adalah:

0 - (+1) - (-2)*3 = +5

(dalam jumlah, sekali lagi, kita mendapatkan nol, sebagaimana mestinya)

Sekarang beralih ke bagian kedua  persamaan.

Untuk AgNO 3, oksidasi perak adalah +1 oksigen -2, oleh karena itu, oksidasi nitrogen adalah:

0 - (+1) - (-2)*3 = +5

Untuk NO, keadaan oksidasi oksigen adalah -2, maka nitrogen +2

Untuk H2O, keadaan oksidasi hidrogen adalah +1, oksigen adalah -2

Langkah 2. Kami menulis ulang persamaan dalam bentuk baru, menunjukkan tingkat oksidasi masing-masing elemen yang terlibat dalam reaksi kimia.

Ag 0 + H +1 N +5 O -2 3 → Ag +1 N +5 O -2 3 + N +2 O -2 + H +1 2 O -2

Dari persamaan yang diperoleh dengan bilangan oksidasi yang ditunjukkan, kita melihat ketidakseimbangan dalam jumlah bilangan oksidasi positif dan negatif elemen individu.

Langkah 3. Kami menulisnya secara terpisah dalam formulir keseimbangan elektronik  - elemen mana dan berapa banyak yang kehilangan atau mendapatkan elektron:
(Harus diperhitungkan bahwa unsur-unsur yang keadaan oksidasinya tidak berubah tidak berpartisipasi dalam perhitungan ini)

Ag 0 - 1e \u003d Ag +1
   N +5 + 3e \u003d N +2

Perak kehilangan satu elektron, nitrogen memperoleh tiga elektron. Jadi, kita melihat bahwa untuk menyeimbangkan perlu menerapkan koefisien 3 untuk perak dan 1 untuk nitrogen. Kemudian jumlah elektron yang hilang dan didapat adalah sama.

Langkah 4. Sekarang, berdasarkan pada koefisien yang diperoleh "3" untuk perak, kita mulai menyeimbangkan seluruh persamaan dengan memperhitungkan jumlah atom yang terlibat dalam reaksi kimia.

• Dalam persamaan awal, kami menempatkan tiga di depan Ag, yang akan membutuhkan koefisien yang sama di depan AgNO 3
• Sekarang kita memiliki ketidakseimbangan dalam jumlah atom nitrogen. Ada empat di sebelah kanan, satu di sebelah kiri. Oleh karena itu, kami menempatkan sebelum koefisien HNO 3 4
• Sekarang tetap menyamakan 4 atom hidrogen di sebelah kiri dan dua di sebelah kanan. Kami menyelesaikan ini dengan menerapkan koefisien 2 sebelum H2O

Menjawab:
3Ag + 4HNO 3 \u003d 3AgNO 3 + NO + 2H 2 O

Contoh b

Dandan keseimbangan elektronik  untuk setiap elemen reaksi oksidasi Ca + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 S + H 2 O

Untuk H 2 SO 4, tingkat oksidasi hidrogen adalah +1 oksigen –2, di mana derajat oksidasi sulfur adalah 0 - (+1) * 2 - (-2) * 4 \u003d +6

Untuk CaSO 4, tingkat oksidasi kalsium adalah +2 oksigen -2 dari mana tingkat oksidasi sulfur adalah 0 - (+2) - (-2) * 4 \u003d +6

Untuk H2S, keadaan oksidasi hidrogen adalah +1, masing-masing, sulfur adalah -2

Ca 0 + H +1 2 S +6 O -2 4 → Ca +2 S +6 O -2 4 + H +1 2 S -2 + H +1 2 O -2
   Ca 0 - 2e \u003d Ca +2 (koefisien 4)
   S +6 + 8e \u003d S -2

4Ca + 5H 2 SO 4 \u003d 4CaSO 4 + H 2 S + 4H 2 O