Egyensúlyi redox-reakció példa probléma

A redox reakciók kiegyensúlyozásakor a teljes elektronikus töltöttséget kiegyensúlyozni kell az alkotó reagensek és termékek szokásos mólarányai mellett. Ez a példaprobléma szemlélteti, hogyan lehet a félreakció módszerét alkalmazni a redox reakció kiegyensúlyozására oldatban.

Egyensúlyba állítsuk a következő redox reakciót savas oldatban:

Cu (k) + HNO₃(aq) → Cu²⁺(aq) + NO (g)

1. lépés: Azonosítsa, mi oxidálódik és mi redukálódik.

Annak azonosításához, hogy mely atomok redukálódnak vagy oxidálódnak, rendeljen hozzá oxidációs állapotok a reakció egyes atomjaira.

Ellenőrzésre:

1. Az oxidációs állapotok hozzárendelésének szabályai
2. Oxidációs állapotok hozzárendelése Példa probléma
3. Oxidációs és redukciós reakció példa probléma

• Cu (k): Cu = 0
• HNO₃H = +1, N = +5, O = -6
• Cu²⁺: Cu = +2
• NO (g): N = +2, O = -2

A Cu az oxidációs állapot 0-tól +2-ig változott, és két elektronot veszített el. A reakcióban a réz oxidálódik.
N az oxidációs állapot +5-ről +2-re változott, három elektronot nyerve. Ez a reakció csökkenti a nitrogént.

2. lépés: A reakciót két részreakcióra bontja: oxidáció és redukció.

Oxidáció: Cu → Cu²⁺

Csökkentés: HNO₃ → NEM

3. lépés: Egyensúlyba kell hozni az egyes felezési reakciókat sztöchiometria és elektronikus töltés alapján.

Ez úgy történik, hogy anyagokat adunk a reakcióhoz. Az egyetlen szabály az, hogy az egyetlen anyag, amelyet hozzáadhat, már tartalmaznia kell a megoldást. Ide tartoznak a víz (H₂O), H⁺ ionok (savas oldatokban), OH^- ionok (az alapvető megoldásokban) és elektronok.

Kezdje az oxidációs félreakcióval:

A félreakció már atomikusan kiegyensúlyozott. Az elektronikus egyensúly elérése érdekében két elektronot kell hozzáadni a termék oldalához.

Cu → Cu²⁺ + 2 e^-

Most egyensúlyba hozza a redukciós reakciót.

Ez a reakció további munkát igényel. Az első lépés az összes atom egyensúlya kivéve az oxigént és a hidrogént.

HNO₃ → NEM

Mindkét oldalon csak egy nitrogénatom van, tehát a nitrogén már kiegyensúlyozott.

A második lépés az oxigénatomok egyensúlya. Ezt úgy végezzük, hogy vizet adunk az oldalra, amely több oxigént igényel. Ebben az esetben a reagens oldalon három oxigén van, a termék oldalon csak egy oxigén van. Adj hozzá kettőt vízmolekulák a termék oldalára.

HNO₃ → NO + 2 H₂O

A harmadik lépés a hidrogénatomok kiegyensúlyozása. Ezt H hozzáadásával érjük el⁺ ionok azon az oldalon, ahol több hidrogénre van szükség. Az reaktáns oldal egy hidrogénatomot tartalmaz, míg a termék oldala négy. Adjunk 3 H-t⁺ ionok a reagens oldalához.

HNO₃ + 3 H⁺ → NO + 2 H₂O

Az egyenlet atomikusan, de elektromosan nem egyensúlyban van. Az utolsó lépés a töltés kiegyensúlyozása az elektronok hozzáadásával a reakció pozitívabb oldalához. Az egyik a reagens oldalán a teljes töltés +3, míg a termék oldala semleges. A +3 töltés ellensúlyozásához adjunk hozzá három elektronot a reagens oldalához.

HNO₃ + 3 H⁺ + 3 e^- → NO + 2 H₂O

Most a redukciós fél egyenlet kiegyensúlyozott.

4. lépés: Kiegyenlítse az elektronátvitelt.

Ban ben redox reakciók, a kapott elektronok számának meg kell egyeznie az elvesztett elektronok számával. Ennek megvalósításához az egyes reakciókat egész számokkal megszorozzuk, hogy azonos számú elektron legyen.

Az oxidációs félreakciónak két elektronja van, míg a redukciós félreakciónak három elektronja van. Közülük a legalacsonyabb közös nevező hat elektron. Szorozzuk meg az oxidációs felezési reakciót 3-tal és a redukciós félreakciót 2-sel.

3 Cu → 3 Cu²⁺ + 6 e^-
2 HNO₃ + 6 H⁺ + 6 e^- → 2 NO + 4 H₂O

5. lépés: Kombinálja újra a félreakciókat.

Ezt úgy lehet elérni, hogy a két reakciót összeadjuk. Miután hozzáadták őket, töröljünk bármit, ami a reakció mindkét oldalán megjelenik.

3 Cu → 3 Cu²⁺ + 6 e^-
+ 2 HNO₃ + 6 H⁺ + 6 e^- → 2 NO + 4 H₂O

3 Cu + 2 HNO₃ + 6H⁺ + 6 e^- → 3 Cu²⁺ + 2 NO + 4 H₂O + 6 e^-

Mindkét félnek hat elektronok amit vissza lehet vonni.

3 Cu + 2 HNO₃ + 6 H⁺ → 3 Cu²⁺ + 2 NO + 4 H₂O

A teljes redox reakció most kiegyensúlyozott.

3 Cu + 2 HNO₃ + 6 H⁺ → 3 Cu²⁺ + 2 NO + 4 H₂O

Összefoglalni:

1. Azonosítsa a reakció oxidációs és redukciós alkotórészeit.
2. A reakciót szétválasztva az oxidációs és a redukciós félreakcióba.
3. Az egyes felelt reakciókat egyensúlyba kell hozni atomi és elektronikus úton is.
4. Hasonlítsa össze az oxidáció és a redukciós fél egyenletek közötti elektronátvitelt.
5. Kombinálja a félreakciókat a teljes redox reakció kialakulásához.