Jak zrównoważyć reakcję redoks: wyczerpujące medium i metody?

W tym artykule „jak zrównoważyć reakcję redoks” pokrótce omówiono różne rodzaje metod bilansowania reakcji redoks.

Reakcja redoks jest w zasadzie reakcją przeniesienia elektronu. Elektrony są oddawane przez środek redukujący do środka utleniającego, aby napędzać reakcję redoks w kierunku do przodu. Równoważenie reakcji redoks jest niezbędne do określenia liczby elektronów biorących udział w reakcji redoks.

W tym artykule opisano kilka często zadawanych pytań wraz z odpowiedziami, jak zrównoważyć reakcję redoks.

Jak zbilansować reakcję redoks w środowisku podstawowym?

Aby zrównoważyć jakąkolwiek reakcję redoks w podstawowym medium, należy zachować poniższe kroki.

1.  Połowiczna reakcja utleniania i redukcji zostanie określona na pierwszym etapie.
2. A później pierwiastki uczestniczą w tych połowicznych reakcjach będzie zbilansowany, odkładając na bok tlen i wodór (O,H)
3. Jeden h₂O dodaje się po tej samej stronie i 2OH^- z drugiej strony dla każdego tlenu, aby zrównoważyć liczbę tlenów w reakcji redoks.

Weźmy przykład reakcji redoks zrównoważony w podstawowym medium.

Ag(s) + Zn²⁺ (woda)→ Ag₂O (wodny) + Zn (s)

• Połowa reakcji utleniania: 2Ag +2OH^- → Ag₂LUB +H₂O +2e^-——-1 brak równania
• Połowa reakcji redukcji: Zn²⁺ → Zn +2e^- ————–2 bez równania
• (1bez równania ×1)——- 2Ag + 2OH^- → Ag₂O+H₂O + 2e^-
• (2brak równania× 1)——- Zn²⁺→ Zn +2e^-
• Zrównoważone równanie netto——- 2Ag + Zn²⁺ + 2OH^- → Ag₂O +Zn +H₂O

Aby dowiedzieć się więcej, śledź: Tworzenie wiązań peptydowych: jak, dlaczego, gdzie, wyczerpujące fakty na ten temat

Jak zrównoważyć reakcję redoks w środowisku kwaśnym?

Kroki w celu zrównoważenia reakcji redoks w środowisku kwaśnym są opisane poniżej:

1. Podobnie jak w przypadku metody bilansowania w ośrodku podstawowym, w pierwszym etapie należy zidentyfikować połówkową reakcję utleniania i redukcji.
2. Liczba wszystkich uczestniczących pierwiastków zostanie zbilansowana bez tlenu i wodoru.
3. Aby zrównoważyć każdy tlen po jednej stronie równania, jedna cząsteczka wody (H₂O) dodaje się po tej samej stronie, a po drugiej stronie H⁺ jest dodany.

Weźmy przykład niezrównoważonego równania redoks i zobaczmy, jak zrównoważyć równanie.

Fe²⁺ +MnO₄^- → Fe³⁺ + Mn²⁺

• Połowa reakcji utleniania: Fe²⁺→Fe³⁺ + A^-  ——–1 brak równania                                                         
• Połowa reakcji redukcji: MnO₄^- + 8H⁺ →Mn²⁺ + 4H₂O + 5e^-——2 brak równania
• 1brak równania × 5)——— 5Fe²⁺ → 5 Fe³⁺ + 5e^-
• 2brak równania ×1)———MnO₄^- + 8H⁺→ Mn²⁺ + 4H₂O + 5e^-
• Zrównoważone równanie netto to—— 5 Fe²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ → 5 Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

Jak zrównoważyć reakcję redoks metodą połówkową?

Inną metodą równoważenia reakcji redoks jest „metoda połówkowej reakcji” lub „metoda połówkowego równania”. Każda reakcja redoks składa się z dwóch połówkowych reakcji, połówkowej reakcji utleniania i redukcji. Badania wskazują, że jest to lepsza i odpowiednia metoda równoważenia reakcji redoks niż metoda stopnia utlenienia.

W reakcji połówkowej atomy są równoważone oddzielnie, a po zrównoważeniu wszystkich uczestniczących atomów następuje zrównoważona reakcja redoks netto poprzez dodanie dwóch reakcji połówkowych. Nie tylko atomy, elektrony biorące udział w reakcji redoks powinny być zbilansowane przed opracowaniem równania zbilansowanego netto.

Weźmy przykład, aby wyczyścić metodę równoważenia.

Fe²⁺ (aq) + Kr₂O₇^2- (woda) → Fe³⁺ (aq) + Cr³⁺ (woda)

• Połowa reakcji utleniania: Fe²⁺ → Fe³⁺ + A^- ———1 brak równania
• Połowa reakcji redukcji: Cr₂O₇^2- + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 6e^- —————- 2 bez równania

14 liczb H⁺ Dodaje się 7 cząsteczek wody, aby zrównoważyć całkowitą ilość tlenu i wodorów.

• (1 bez równania × 6) ———– 6Fe²⁺ → 6 Fe³⁺ + 6e^-
• (2 bez równania ×1) ———– Cr₂O₇^2- + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 6e^-
• Zrównoważone równanie netto to: Cr₂O₇^2- + 6 Fe²⁺+ 14H⁺→ 2Cr³⁺ + 7H₂O + 6 Fe³⁺

Aby dowiedzieć się więcej, sprawdź: 11+ Przykład reakcji pierwszego rzędu: szczegółowe wyjaśnienia

Jak zbilansować reakcję redoks metodą stopnia utlenienia?

Jedną z metod bilansowania reakcji redoks jest metoda zmiany liczby utlenienia. Jak wszyscy wiemy, reakcja redoks to nic innego jak reakcja przeniesienia elektronu, a stopień utlenienia musi zostać zmieniony ze względu na przeniesienie elektronu.

Podajmy przykład, aby to wyjaśnić.

Fe₂O₃ (s) + CO (g) → Fe(s) + CO₂ (G)

W powyższym przykładzie Fe jest redukowane do stopnia utlenienia +3 do stopnia utlenienia 0, a węgiel jest utleniany przez Fe₂O₃ a zmiana stanu utlenienia następuje od +2 do +4.

Zatem stopień utlenienia wzrasta dla połówkowej reakcji utleniania wynosi 2, a dla połówkowej reakcji redukcji stopień utlenienia zmniejsza się o 3. Najmniejsza wspólna liczba (LCM) z tych dwóch liczb (2 i 3) wynosi 6. Tak więc połówkowa reakcja utleniania i połówkowej redukcji wynosi pomnożone przez 3 i 2 odpowiednio, aby zrównoważyć równanie.

Równanie zbilansowane netto to:

3 Fe₂O₃ (s) + 2CO (g) → 3Fe (s) + 2CO₂ (G)

Aby dowiedzieć się więcej, sprawdź: 12+ przykładów reakcji egzotermicznych: szczegółowe wyjaśnienia

Jak zbilansować reakcję redoks metodą stopnia utlenienia w środowisku kwaśnym?

Rozważmy przykład, aby wyczyścić metodę równoważenia reakcji redoks.

HNO₃ + H₃AsO₃ (woda) → NIE (g) + H₃AsO₄ (wodny)+H₂O (L)

Zmniejsza się liczba utlenienia azotu z +5 do +2, a stopień utlenienia As wynosi +2. Wzrost stopnia utlenienia musi być równy spadkowi stopnia utlenienia.

Te dwie liczby całkowite są używane jako współczynniki reakcji redoks i umieszczane przed substancjami.

2H NIE₃ + 3H₃AsO₃ (woda) → 2NO(g) + 3H₃AsO₄ (wodny) +H₂O(l)

Jak zrównoważyć reakcję redoks tylko jednym reagentem?

Tworzenie więcej niż jednego produktu z jednego substratu w reakcja redoks nazywana jest reakcją dysproporcjonowania. Jeden reagent jest jednocześnie utleniany i redukowany.

Należy postępować zgodnie z poniższymi krokami, aby zrównoważyć wszelkie reakcje dysproporcji:

• Należy określić stopień utlenienia zarówno reagenta, jak i produktów.
• Zidentyfikuj atomy, dla których zmienia się stopień utlenienia z substratu na produkt.
• Na końcu liczby całkowite są umieszczane jako współczynniki przed substancjami, aby zrównoważyć reakcję redoks.

Weźmy przykład, aby to wyjaśnić.

2CuCl → CuCl₂ + Cu.

CuCl jest tylko jednym reagentem w tej reakcji redoks. Jest utleniany do CuCl₂ i redukowane do cząsteczkowej Cu. Liczba utlenienia zmienia się dla utlenienia wynosi odpowiednio +1 i -1 dla redukcji. Zatem współczynniki „2” mnoży się przez reagent i Cu, aby zrównoważyć to równanie.

Aby dowiedzieć się więcej, przejdź przez: 10+ przykładów reakcji redoks: szczegółowe wyjaśnienia

Jak zrównoważyć elektrony w reakcji redoks?

Równoważenie elektronów, które są zyskiwane i tracone podczas reakcji redoks, jest bardzo ważną częścią reakcji redoks. Wszystkie metody stosowane do zrównoważenia reakcji redoks (metoda elektronów jonowych, metoda stopnia utlenienia, metoda połówkowego równania) muszą obejmować etap zrównoważenia elektronów.

Aby zrównoważyć elektrony w a reakcja redoks te kroki są śledzeni-

• Pierwszym krokiem równoważenia elektronów jest identyfikacja połówkowej reakcji utleniania i redukcji.
• Zrównoważ te dwie reakcje oddzielnie, stosując dowolną odpowiednią metodę.
• Oblicz elektrony, które są tracone w połówkowej reakcji utleniania i zyskują w połówkowej reakcji redukcji.
• Na koniec dodawane są do siebie dwa zbilansowane połówkowe równania, aby otrzymać zbilansowane równanie reakcji redoks netto.

Podajmy przykład-

Mg + Al³⁺ → Mg²⁺ + al

• Połowa reakcji utleniania: Mg → Mg²⁺ + 2e^- ———1 brak równania
• Połowa reakcji redukcji: Al³⁺+ 3e^- → Al ———-2 bez równania
• (1 brak równania × 3)——— 3Mg → 3Mg²⁺ + 6e^-
• (2 brak równania × 2)——— 2Al³⁺+ 6e^- → 2 Al
• Równanie zbilansowane netto: 3Mg + 2Al³⁺→ 3Mg²⁺ + 2Al

Związek między reakcjami redoks a reakcją utleniania

W reakcji redoks zarówno utlenianie, jak i redukcja zachodzą jednocześnie w jednej reakcji. Jeśli jeden substrat utlenia się, to inna reakcja musi zostać zredukowana w tej reakcji. Ale w reakcji utleniania każda substancja jest utleniana tylko przez tlen lub inny środek utleniający.

Na przykład-

Magnez utlenia się w obecności tlenu i jako produkt tworzy tlenek magnezu (MgO). W tej reakcji zachodzi tylko utlenianie, a nie redukcja w tej samej reakcji. Ale dla następującej reakcji- Ce⁴⁺ + Fe²⁺ → To³⁺ + Fe³⁺, to⁴⁺ jest zredukowana do Ce³⁺ i Fe²⁺ jest utleniany do Fe³⁺ jednocześnie. Więc to jest reakcja redoks.