Расстановка коэффициентов любых ОВР реакций

Расстановка коэффициентов любых ОВР реакций представляет большую головную боль, как для школьников, так и для студентов, изучающих химию!

В этом уроке я покажу как расставлять коэффициенты для любых окислительно-восстановительных реакций и продемострирую это на примере одной очень сложной реакции диспропорционирования:

FeS+ K2Cr2O7 + Na2CO3 = NaFeO2 + KCrO2 + Na2SO+ CO2

Прежде чем приступить, попробуйте сами расставить коэффициенты для данной реакции!

Метод решения, который я объясняю в статье, позволяет безошибочно расставить все коэффициенты без использования метода электронного баланса.

Шаг первый — неизвестные

Первое что нам потребуется сделать, это присвоить неизвестные каждому коэффициенту:

Было:

_FeS+ _K2Cr2O7 + _Na2CO3 = _NaFeO2 + _KCrO2 + _Na2SO+ _CO2

Стало:

X1FeS+ X2K2Cr2O7 + X3Na2CO3 = X4NaFeO2 + X5KCrO2 + X6Na2SO+ X7CO2

Шаг второй — равенства

Обратим внимание на элементы, которые встречаются до знака и после знака равенства 1 раз!

Это железо «Fe» в соединениях FeS2 и NaFeO2, из этого делаем вывод что:

XX4

Коэффициент перед железосодержащими соединениями будет одинаковым, т.к. железо встречается единожды до и после знака равенства)

Далее это сера «S» в соединениях FeS2 и Na2SO4, из этого делаем вывод что:

XX6/2

Обратите внимание откуда появился коэффициент «2», это связано с тем, что в соединении FeS2 у серы коэффициент два, а в Na2SO у серы коэффициент один, соответственно, чтобы количество серы до и после было равным, нужно разделить коэффициент X6 Na2SO4 на 2, т.е. коэффициент X6 по условию уравнения будет больше в два раза по сранению с X1!

Значит:

X1XX6/2

Теперь следующий элемент — «Cr» в соединениях K2Cr2O7 и KCrO2, следовательно:

X= X5/2

И наконец «C» в соединениях Na2CO3 и CO2, следовательно:

X3 = X7

Подводим итог:

X1XX6/2

X= X5/2

X3 = X7

Шаг третий — составление уравнения

Решение данного задания является математическим, и нам нужно составить уравнение на основе того, что количество элементов до, должно равняться количеству после! Поэтому составим уравнение, где коэффициенты становятся множителями элементов:

X1(Fe + 2S) + X2(2K + 2Cr + 7O) + X3(2Na + C + 3O) = X4(Na + Fe + 2O) + X5(K + Cr + 2O) + X6(2Na + S + 4O) + X7(C + 2O)

Шаг четвертый — подстановка

Мы уже знаем, что:

X1XX6/2

X= X5/2

X3 = X7

Отсюда:

X1X

2X1 = X6

2X= X5

X3 = X7

Давайте подставим все неизвестные выразив их через X1X2 и X3, получим:

X1(Fe + 2S) + X2(2K + 2Cr + 7O) + X3(2Na + C + 3O) = X1(Na + Fe + 2O) + 2X2(K + Cr + 2O) + 2X1(2Na + S + 4O) + X3(C + 2O)

Шаг пятый — привидение уравнения

Теперь у нас все готово, для того, чтобы раскрыть скобки уравнения, это мы и сделаем:

X1Fe + 2X1S+ 2X2K + 2X2Cr + 7X2O + 2X3Na + X3C + 3X3O =
X1Na + X1Fe + 2X1O + 2X2K + 2X2Cr + 4X2O + 4X1Na + 2X1S + 8X1O + X3C + 2X3O

Сократим все что сможем:

3X2O + 2X3Na + X3O = 5X1Na + 10X1O

Получилось весьма компактно!

Шаг шестой — решение уравнения

Чтобы решить полученное уравнение нам нужно выразить X2 и X3 через X1, для этого рассмотрим элементы, которые находятся не в единичном количестве до, и после знака равенства, это Na и O, составим для них уравнения!

Для натрия, из уравнения выше — так как мы знаем, что количество элемента до, равно количеству элемента после:

2X3Na = 5X1Na

Сокращаем натрий:

2X3 = 5X1

2X3/5 = X1

Для кислорода:

3X2O + X3O = 10X1O

3X2 + X3 = 10X1, так как 2X3/5 = X1, то подставляем X1:

3X2 + X3 = 10*2X3/5

3X2 + X3 = 4X3

3X= 3X3

X= X3

Подытожим:

 5X1/2 = X= X3

Так как мы ранее узнали, что:

X1X

2X1 = X6

2X= X5

X3 = X7

То теперь мы можем выразить все неизвестные через X1!

Поставим все неизвестные в самое начальное уравнение, выразив их через Xи представив X= 2 (это нужно для того, что бы не было дробных значений, впрочем если вы представите X= 1, то ошибки не будет):

2FeS+ 5K2Cr2O7 + 5Na2CO3 = 2NaFeO2 + 10KCrO2 + 4Na2SO+ 5CO2

Вот и наше решение!

Такой метод идеально подходит для решений реакций диспропорционирования и конпропорционирования, а также для решения олимпиадных задач по химии и любых ОВР реакций!

Пример

Для примера попробуем расставить коэффициенты у следующей реакции ОВР, попробуем решить эту задачу в укороченном варианте:

X1KMnO4 = X2K2MnO4  + X3MnO2 + X4O2

Из уравнения (для калия):

X1/2 X2

Составим уравнение по марганцу:

X1Mn = X1Mn/2 + X3Mn

Сократим марганец:

X1 = X1/2 + X3

X1/2 =  X3

Отсюда:

X1/2  =  XX2

Составим уравнение по кислороду:

4X1O = 4X2O + 2X3O + 2X4O

Т.к.:

X1/2 =  XX2

То подставив, выразив через X1:

4X1O = 4X1O/2 + 2X1O/2 + 2X4O

4X1O = 2X1O + X1O + 2X4O

X2X4

X1/2 X4

Значит:

X1/2 =  X= X= X4

Выразим через X1 все неизвестные:

X1KMnO4 = (X1/2)K2MnO4  + (X1/2)MnO2 + (X1/2)O2

Примем X1 = 2:

2KMnO4 = 1K2MnO4  + 1MnO2 + 1O2

Конечно, данное уравнение можно было решить и методом перебора, и методом электронного баланса, однако наш метод дает вам стопроцентное решение в любой реакции ОВР!

1 КОММЕНТАРИЙ

  1. Доброго времени суток!
    Извините, я не поняла вот этот момент: Шаг шестой — решение уравнения

    Чтобы решить полученное уравнение нам нужно выразить X2 и X3 через X1, для этого рассмотрим элементы, которые находятся не в единичном количестве до, и после знака равенства, это Na и O, составим для них уравнения!

    не можете ли вы объяснить более подробно?

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here