Метод электронного баланса
14 / 14

Метод электронного баланса в доступном изложении

Суть метода электронного баланса заключается в: 
  • Подсчете изменения степени окисления для каждого из элементов, входящих в уравнение химической реакции
  • Элементы, степень окисления которых в результате произошедшей реакции не изменяется - не принимаются во внимание
  • Из остальных элементов, степень окисления которых изменилась - составляется баланс, заключающийся в подсчете количества приобретенных или потерянных электронов
  • Для всех элементов, потерявших или получивших электроны (количество которых отличается для каждого элемента) находится наименьшее общее кратное
  • Найденное значение и есть базовые коэффициенты для составления уравнения.
Визуально алгоритм решения задачи с помощью метода электронного баланса представлен на диаграмме.
Описание алгоритма применения метода электронного баланса
Как это выглядит на практике, рассмотрено на примере задач по шагам.

Задача.
Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схемах следующих окислительно-восстановительных реакций с участием металлов:

а) Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O
б) Ca +H2SO4 → CaSO4 + H2S + H2O
в) Be + HNO3 → Be(NO3)2 + NO + H2O

Решение.
Для решения данной задачи воспользуемся правилами определения степени окисления.

Применение метода электронного баланса по шагам. Пример "а" 

Составим электронный баланс для каждого элемента реакции окисления Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O.

Шаг 1. Подсчитаем степени окисления для каждого элемента, входящего в химическую реакцию.

Ag. Серебро изначально нейтрально, то есть имеет степень окисления ноль.
  
Для HNO3 определим степень окисления, как сумму степеней окисления каждого из элементов.
Степень окисления водорода +1, кислорода -2, следовательно, степень окисления азота равна: 
0 - (+1) - (-2)*3 = +5 
(в сумме, опять же, получим ноль, как и должно быть)    

Теперь перейдем ко второй части уравнения.

Для AgNO3 степень окисления серебра +1 кислорода -2, следовательно степень окисления азота равна: 
0 - (+1) - (-2)*3 = +5

Для NO степень окисления кислорода -2, следовательно азота +2

Для H2O степень окисления водорода +1, кислорода -2 

Шаг 2. Запишем уравнение в новом виде, с указанием  степени окисления каждого из элементов, участвующих в химической реакции.  

Ag0 + H+1N+5O-23 → Ag+1N+5O-23 + N+2O-2 + H+12O-2 

Из полученного уравнения с указанными степенями окисления, мы видим несбалансированность по сумме положительных и отрицательных степеней окисления отдельных элементов

Шаг 3. Запишем их отдельно в виде электронного баланса - какой элемент и сколько теряет или приобретает электронов:
(Необходимо принять во внимание, что элементы, степень окисления которых не изменилась - в данном расчете не участвуют
Ag0 - 1e = Ag+1 
N+5 +3e = N+2 

Серебро теряет один электрон, азот приобретает три. Таким образом, мы видим, что для балансировки нужно применить коэффициент 3 для серебра и 1 для азота. Тогда число теряемых и приобретаемых электронов сравняется.

Шаг 4. Теперь на основании полученного коэффициента "3" для серебра, начинаем балансировать все уравнение с учетом количества атомов, участвующих в химической реакции.
  • В первоначальном уравнении перед Ag ставим тройку, что потребует такого же коэффициента перед AgNO3 
  • Теперь у нас возник дисбаланс по количеству атомов азота. В правой части их четыре, в левой - один. Поэтому ставим перед HNO3 коэффициент 4
  • Теперь остается уравнять 4 атома водорода слева и два - справа. Решаем это путем применения коэффииента 2 перед H2

Ответ:
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O

Пример "б"

Составим электронный баланс для каждого элемента реакции окисления Ca +H2SO4 → CaSO4 + H2S + H2O

Для H2SO4  степень окисления водорода +1 кислорода -2 откуда степень окисления серы 0 - (+1)*2 - (-2)*4 = +6

Для CaSO степень окисления кальция равна +2 кислорода -2 откуда степень окисления серы 0 - (+2) - (-2)*4 = +6

Для H2S степень окисления водорода +1, соответственно серы -2

Ca0 +H+12S+6O-24 → Ca+2S+6O-24 + H+12S-2 + H+12O-2
Ca0 - 2e = Ca+2 (коэффициент 4)
S+6 + 8e = S-2

4Ca + 5H2SO4 = 4CaSO4 + H2S + 4H2O

Пример "в"

Составим электронный баланс для каждого элемента реакции окисления Be + HNO3 → Be(NO3)2 + NO + H2

HNO3 см. выше

Для Be(NO3)2 степень окисления бериллия +2, кислорода -2, откуда степень окисления азота ( 0 - (+2) - (-2)*3*2 ) / 2 = +5

NO см. выше

H2O см. выше

Be0 + H+1N+5O-23 → Be+2(N+5O-23)2 +  N+2O-2 +  H+12O-2
Be0 - 2e = Be+2 (коэффициент 3)
N+5 +3e = N+2 (коэффициент 2)

3Be + 8HNO3 → 3Be(NO3)2 + 2NO + 4H2O
0  


 Полный список степеней окисления элементов | Описание курса | Тесты (2) 
   

Обсудить на форуме
Записаться на курсы
Обратиться к консультанту
Пройти тест
Полный список курсов обучения
Бесплатные видеоуроки
Нужна информация!



Нажмите, чтобы рекомендовать эту страницу другим:
... Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика