Розстановка коефіцієнтів будь-яких ОВР реакцій
Розстановка коефіцієнтів будь-яких ОВР реакцій становить великий головний біль, як для школярів, так і для студентів, які вивчають хімію!
У цьому уроці я покажу як розставляти коефіцієнти для будь-яких окислювально-відновних реакцій і продемострую це на прикладі дуже складної реакції диспропорціонування:
Перш ніж приступити, спробуйте самі розставити коефіцієнти для даної реакції!
Метод рішення, який я пояснюю у статті, дозволяє безпомилково розставити всі коефіцієнти без використання методу електронного балансу.
Крок перший – невідомі
Перше, що нам потрібно зробити, це привласнити невідомі кожному коефіцієнту:
Крок другий - рівності
Звернімо увагу на елементи, які зустрічаються до знака та після знака рівності1 раз !
Це залізо «Fe » у сполукахFeS2 іNaFeO2, з цього робимо висновок що:
Коефіцієнт перед залізовмісними сполуками буде однаковим, т.к. залізо зустрічається один раз до і після знаку рівності)
Далі це сірка «S » у з'єднанняхFeS2 іNa2SO4, з цього робимо висновок що:
Зверніть увагу звідки з'явився коефіцієнт «2», це пов'язано з тим, що в з'єднанніFeS2 у сірки коефіцієнт два, аNa2SO4 у сірки коефіцієнт один, відповідно, щоб кількість сірки до і потім було рівним, необхідно розділити коефіцієнтX6Na2SO4 на 2, тобто. коефіцієнтX6 за умовою рівняння буде більшим у два рази по пораненню зX1 !
X1 = X4= X6 /2
Тепер наступний елемент - «Cr » у з'єднанняхK2Cr2O7 іKCrO2, отже:
X2 =X5 /2
І нарешті «C » у з'єднанняхNa2CO3 таCO2, отже:
X3 =X7
X1 = X4= X6 /2
X2 =X5 /2
X3 =X7
Крок третій - складання рівняння
Вирішення цього завдання є математичним, і нам потрібно скласти рівняння на основі того, що кількість елементів до, має дорівнювати кількості після! Тому складемо рівняння, де коефіцієнти стають множниками елементів:
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)
Крок четвертий - підстановка
Ми вже знаємо, що:
X1 = X4= X6 /2
X2 =X5 /2
X3 =X7
2 X2 =X5
X3 =X7
Давайте підставимо всі невідомі висловивши їх черезX1,X2 іX3, отримаємо:
X1 (Fe + 2S) + X2 (2K + 2Cr + 7O) + X3 (2Na + C + 3O) = X1 (Na + Fe + 2O) + 2 X2 (K + Cr + 2O) + 2 X1 ( 2Na + S + 4O) + X3 (C + 2O)
Крок п'ятий - привид рівняння
Тепер у нас все готове, щоб розкрити дужки рівняння, це ми і зробимо:
X1 Fe + 2 X1 S + 2 X2 K + 2 X2 Cr + 7 X2 O + 2 X3 Na + X3 C + 3 X3 O =X1 Na + X1 Fe + 2 X1 O + 2 X2 K + 2 X2 Cr + 4 X2 O + 4 X1 Na + 2 X1 S + 8 X1 O + X3 C + 2 X3 O
Скоротимо все, що зможемо:
3 X2 O + 2 X3 Na + X3 O = 5 X1 Na + 10 X1 O
Вийшло дуже компактно!
Крок шостий – рішення рівняння
Щоб вирішити отримане рівняння, нам потрібно виразитиX2 іX3 черезX1, для цього розглянемо елементи, які знаходятьсяне в одиничній кількості до, і після знаку рівності, цеNa іO, складемо для них рівняння!
Длянатрію, з рівняння вище — тому що ми знаємо, що кількість елемента до дорівнює кількості елемента після:
2 X3 Na = 5 X1 Na
Длякисню :
3 X2 + X3 = 10 X1, так як2 X3 /5 = X1, то підставляємоX1 :
Оскільки ми раніше дізналися, що:
X3 =X7
То тепер ми можемо висловити всі невідомі черезX1 !
Поставимо всі невідомі в початкове рівняння, висловивши їх черезX1 і представившиX1 = 2 (це потрібно для того, щоб не було дробових значень, втім якщо ви уявитеX1 = 1, то помилки не буде):
Ось і наше рішення!
Такий метод ідеально підходить для вирішення реакцій диспропорціонування та конпропорціонування, а також для вирішення олімпіадних завдань з хімії та будь-яких ОВР реакцій!
Наприклад спробуємо розставити коефіцієнти у наступної реакції ОВР, спробуємо вирішити це завдання в укороченому варіанті:
З рівняння (для калію):
X1 /2= X2
Складемо рівняння по марганцю:
Складемо рівняння по кисню:
4 X1 O = 4 X2 O + 2 X3 O + 2 X4 O
То підставивши, виразивши черезX1 :
4 X1 O = 4 X1 O/2 + 2 X1 O/2 + 2 X4 O
X1 =2 X4
X1 /2 =X4
Виразимо черезX1 усі невідомі:
ПриймемоX1 = 2:
Звичайно, це рівняння можна було вирішити і методом перебору, і методом електронного балансу, проте наш метод дає вам стовідсоткове рішення у будь-якій реакції ОВР!