Александр Кудрявцев - Составление химических уравнений
При составлении уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо определить восстановитель и окислитель и число отдаваемых и принимаемых ими электронов.
Число электронов, отдаваемых восстановителем и принимаемых окислителем, определяется изменением степени окисления атомов и ионов до и после реакции.
Коэффициенты в уравнениях для восстановителя и окислителя должны подбираться с таким расчетом, чтобы общее число электронов, отданных восстановителем, равнялось общему числу электронов, принятых окислителем.
При составлении уравнения реакции следует написать формулы исходных веществ (на первом месте — восстановитель, на втором — окислитель), а затем знак равенства и образующиеся продукты.
В качестве примера рассмотрим реакцию окисления алюминия кислородом. Здесь алюминий является восстановителем, а кислород — окислителем. Запишем левую часть уравнения:
Al + O2 =
Число отдаваемых восстановителем электронов — три, число принимаемых окислителем электронов — четыре
$$\underset{3}{\mathrm{Al}} + \underset{4}{\mathrm{O_2}} =$$
Чтобы найти коэффициенты для восстановителя и окислителя, число, стоящее под окислителем, ставим перед восстановителем, а число, стоящее под восстановителем, ставим перед окислителем
$$4\underset{3}{\mathrm{Al}} + 3\underset{4}{\mathrm{O_2}} =$$
Пишем в правой части уравнения формулы образующихся веществ:
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Коэффициенты для восстановителя и окислителя можно также найти, пользуясь электронными уравнениями:
$$\begin{array}{l|c} & \text{коэффициенты}\\ \mathrm{Al} - 3e^- \to \overset{+3}{\mathrm{Al}}\quad \text{(процесс окисления)} & 4\\ \mathrm{O_2} + 4e^- \to 2\overset{-2}{\mathrm{O}}\quad \text{(процесс восстановления)} & 3\end{array}$$
Все эти операции можно производить с одним и тем же уравнением.
Ниже приводим уравнения окислительно-восстановительных процессов простых реакций (цифры под символами обозначают число электронов, отдаваемых восстановителем и принимаемых окислителем):
$$3\underset{2}{\mathrm{Zn}} + 2\underset{3}{\mathrm{AuCl_3}} = 2\mathrm{Au} + 3\mathrm{ZnCl_2}$$
$$\underset{1}{\mathrm{NaH}} + \underset{1}{\mathrm{HOH}}\mathrm{(H_2O)} = \mathrm{H_2} + \mathrm{NaOH}$$
$$2\underset{3}{\mathrm{Al}} + 3\underset{2}{\mathrm{CuSO_4}} = 3\mathrm{Cu} + \mathrm{Al_2(SO_4)_3}$$
$$\underset{1}{\mathrm{Fe(NO_3)_2}} + \underset{1}{\mathrm{AgNO_3}} = \mathrm{Ag} + \mathrm{Fe(NO_3)_3}$$
$$2\underset{3}{\mathrm{La}} + 3\underset{2}{\mathrm{Cl_2}} = 2\mathrm{LaCl_3}$$
$$3\underset{2}{\mathrm{Mg}} + \underset{6}{\mathrm{N_2}} = \mathrm{Mg_3N_2}^{*}$$
$$4\underset{3}{\mathrm{Al}} + 3\underset{4}{\mathrm{C}} = \mathrm{Al_4C_3}$$
$$\underset{4}{\mathrm{C}} + \underset{4}{\mathrm{SnO_2}} = \mathrm{Sn} + \mathrm{CO_2}$$
$$3\underset{2}{\mathrm{H_2}} + \underset{6}{\mathrm{N_2}} = 2\mathrm{NH_3}$$
$$\underset{2}{\mathrm{H_2}} + \underset{2}{\mathrm{CuO}} = \mathrm{Cu} + \mathrm{H_2O}$$
$$2\underset{3}{\mathrm{Al}} + \underset{6}{\mathrm{Cr_2O_3}} = 2\mathrm{Cr} + \mathrm{Al_2O_3}$$
$$2\underset{2}{\mathrm{Ba}} + \underset{4}{\mathrm{PuF_4}} = \mathrm{Pu} + 2\mathrm{BaF_2}$$
* В реакциях, где число электронов, отдаваемых восстановителем, и число электронов, принимаемых окислителем, являются четными, при нахождении коэффициентов число электронов делят на общий наибольший делитель. Поэтому в нашем случае коэффициентами у восстановителя — Mg и окислителя — N2 будут не 6 и 2, а 3 и 1.