Схема "Кислородная восьмерка" и ее применение при изучении темы "Влияние среды раствора на протекание окислительно-восстановительных реакций"

Разделы: Химия


Схема “Кислородная восьмерка” может быть использована в классах с углубленным изучением химии при составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций ионно-электронным методом (метод полуреакций).

Восьмерка состоит из 2-х частей как бы указывающих химический знак элемента кислорода.

Верхняя часть меньше по размерам, нижняя больше. В каждой части указана среда, в которой протекает данный окислительно-восстановительный процесс: [H+] – кислая, H2O – нейтральная, [OH-] – щелочная.

Каждая часть восьмерки делится на две половинки стрелкой. Стрелка указывает, во что превращается освободившийся кислород или из чего пополняется его недостаток в левой или правой части полуреакции.

Разберем на примере окисления сульфита натрия перманганатом калия в кислой среде:

Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 ––> Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.

После записи в ионном виде определяем окислители и восстановители:

(1) SO32- ––> SO42-
(2) MnO4- ––> Mn2+

Обращаем внимание на число атомов кислорода в левой части полуреакции. В ионе SO32- их меньше, чем в ионе SO42-, а значит, смотрим в меньшую верхнюю часть “восьмерки”. Так как среда кислая, то в левую часть полуреакции дописываем формулу одной молекулы воды по числу недостающих атомов кислорода (см. слева от стрелки в “восьмерке”), справа освобождаются два иона водорода:

(1) SO32- + H2O ––> SO42- + 2H+

Во (2) полуреакции в левой части больше атомов кислорода, чем в правой, значит, смотрим в большую нижнюю часть “восьмерки ” и составляем для кислой среды:

(2) MnO4- + 8H+ ––> Mn2+ + 4H2O

Затем, согласно методу, указываем число передающихся электронов:

(1) SO32- + H2O – 2e ––> SO42- + 2H+

(2) MnO4- + 8H+ + 5e ––> Mn2+ + 4H2O

10 5

2

Суммируем ионно-электронные уравнения:

5SO32- + 5H2O – 10e + 2MnO4- + 8H+ + 10e ––> 5SO42- + 10H+ + 2Mn2+ + 8H2O

Находим и сокращаем подобные члены и получаем ионное уравнение:

5SO32- + 2MnO4- + 2H+ > 5SO42- + 2Mn2+ + 3H2O

Составляем молекулярное уравнение:

5Na2SO3 + 2КMnО4+3H2SO4 ––> 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O

Разберем на примере окисления сульфита натрия перманганатом калия в щелочной среде:

Na2SO3 + KMnO4 + KOH ––>

После определения ионов – окислителей и восстановителей приступают к составлению полуреакций. Сульфит-анион окисляется в щелочной среде до сульфат-аниона, а перманганат-анион восстанавливается до манганат-аниона:

(1) SO32- ––> SO42-
(2) MnO4- ––> MnO42-

Обращаем внимание на число атомов кислорода в левой части полуреакции. В ионе SO32- их меньше, чем в ионе SO42-, значит, смотрим в меньшую часть “восьмерки”. Так как среда щелочная, то в левую часть полуреакции дописываем ионы OH-, а в правую – формулу одной молекулы воды по числу недостающих атомов кислорода. Затем уравниваем число атомов водорода. Во второй полуреакции число атомов кислорода одинаково в ионах MnO4- и MnO42-, поэтому указываем далее только число переданных электронов. Получаем две полуреакции:

(1) SO32- + 2OH- – 2e ––> SO42- + H2O

(2) MnO4- + e ––> MnO42-

2 1

2

Далее, согласно методу, суммируем ионно-электронные уравнения, находим и сокращаем подобные члены и получаем ионное уравнение, которое помогает прогнозировать продукты данной реакции.

SO32- + 2OH- – 2e + 2MnO4- + 2e ––> SO42- + H2O + 2MnO42-

Составляем молекулярное уравнение:

Na2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH ––> Na2SO4 + 2K2MnO4 + H2O

Таким образом, схему “Кислородная восьмерка” можно применять для составления окислительно-восстановительных реакций с учетом дифференциации заданий: на I уровне, если дана полная схема реакции с указанием продуктов, и на II уровне – если необходимо ученику самостоятельно дописать схему реакции и указать ее продукты.

21.12.2006