Reakcje utleniania-redukcji - bilans atomowo-elektronowy
Spis treści
Zadanie 1. Jak wyznaczyć współczynniki metodą bilansu elektronowego
Zadanie 2. Bilans elektronowy krok po kroku
Zadanie 3. Jak uzgadniać współczynniki w równaniu reakcji
Zadanie 4. Przykłady uzgadniania współczynników metodą bilansu elektronowego
Bilans atomowo-elektronowy (bilans elektronowy) to metoda uzgadniania współczynników w równaniach reakcji utleniania–redukcji. Polega na jednoczesnym zachowaniu liczby atomów oraz liczby elektronów przekazywanych między reduktorem a utleniaczem.
To jedno z kluczowych narzędzi do bilansowania równań redoks na poziomie liceum i matury.
Co trzeba umieć, żeby stosować bilans elektronowy
- określać stopnie utlenienia pierwiastków w związkach i jonach
- rozpoznawać, który atom się utlenia, a który ulega redukcji
- zapisywać półreakcje utleniania i redukcji
- uzgadniać liczbę elektronów traconych i pobieranych
- na końcu zbilansować wszystkie atomy (H, O, reszta pierwiastków)
Fragment artykułu
W metodzie bilansu elektronowego najpierw zaznacza się atomy, które zmieniają stopień utlenienia, następnie zapisuje się półreakcje utleniania i redukcji, uzgadnia liczbę elektronów, a dopiero potem przenosi współczynniki do równania głównego i bilansuje pozostałe atomy.
Przykład: w reakcji H2S + H2SO4 → S + H2O siarka w H2S przechodzi z –II na 0 (utlenianie), a siarka w H2SO4 z +VI na 0 (redukcja). Po zbilansowaniu elektronów otrzymujemy równanie: 3H2S + H2SO4 → 4S + 4H2O.
Chcesz ogarnąć wszystkie typy zadań redoks?
- pełne rozwiązania krok po kroku
- zadania z bilansu elektronowego w różnych środowiskach
- schematy, które da się zapamiętać
- dostęp do całego działu: redoks, potencjały, utleniacze/reduktory
Ucz się na porządnie opracowanych przykładach, a nie na przypadkowych notatkach.
Przykłady bilansu atomowo-elektronowego
Zadanie 1
Uzgodnij współczynniki: ...MnCO3 + ...KClO3 → ...MnO2 + ...KCl + ...CO2
- Wyszukanie atomów zmieniających stopień utlenienia
Mn: +II → +IV (utlenianie)
Cl: +V → –I (redukcja) - Półreakcje
Cl+V + 6e⁻ → Cl−I (redukcja)
Mn+II → Mn+IV + 2e⁻ (utlenianie) ×3
3Mn+II → 3Mn+IV + 6e⁻ - Przeniesienie współczynników
3MnCO3 + KClO3 → 3MnO2 + KCl + CO2 - Bilans pozostałych atomów
3MnCO3 + KClO3 → 3MnO2 + KCl + 3CO2
Ostateczne równanie: 3MnCO3 + KClO3 → 3MnO2 + KCl + 3CO2
Zadanie 2
Uzgodnij współczynniki: ...I2 + ...Cl2 + ...H2O → ...HIO3 + ...HCl
- Zmiana stopni utlenienia
Cl: 0 → –I (redukcja)
I: 0 → +V (utlenianie) - Półreakcje
Cl2⁰ + 2e⁻ → 2Cl−I ×5 → 5Cl2 + 10e⁻ → 10Cl⁻
I2⁰ → 2I+V + 10e⁻ - Przeniesienie współczynników
I2 + 5Cl2 + H2O → 2HIO3 + 10HCl - Bilans H i O
I2 + 5Cl2 + 6H2O → 2HIO3 + 10HCl
Ostateczne równanie: I2 + 5Cl2 + 6H2O → 2HIO3 + 10HCl
Zadanie 3
Uzgodnij współczynniki: ...K2Cr2O7 + ...H2SO4 + ...H2S → ...Cr2(SO4)3 + ...H2O + ...S + ...K2SO4
- Zmiana stopni utlenienia
Cr: +VI → +III (redukcja)
S: –II → 0 (utlenianie) - Półreakcje
2Cr+VI + 6e⁻ → 2Cr+III
S−II → S⁰ + 2e⁻ ×3 → 3S−II → 3S⁰ + 6e⁻ - Po połączeniu i bilansie atomów
K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3H2S → Cr2(SO4)3 + 7H2O + 3S + K2SO4
Ostateczne równanie: K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3H2S → Cr2(SO4)3 + 7H2O + 3S + K2SO4
Zadanie 4 – dysproporcjonowanie
Uzgodnij współczynniki: H2S + H2SO4 → S + H2O
- Zmiana stopni utlenienia
S w H2S: –II → 0 (utlenianie)
S w H2SO4: +VI → 0 (redukcja) - Półreakcje
S+VI + 6e⁻ → S⁰
S−II → S⁰ + 2e⁻ ×3 → 3S−II → 3S⁰ + 6e⁻ - Po połączeniu i bilansie atomów
3H2S + H2SO4 → 4S + 4H2O
Ostateczne równanie: 3H2S + H2SO4 → 4S + 4H2O
Inne przykłady (skrótowo)
- H2S + SO2 → S + H2O
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O - KMnO4 + H2C2O4 + H2SO4 → ...
2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O - KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → ...
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O - HNO2 → HNO3 + NO + H2O
3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O - Pb + PbO2 + H2SO4 → ...
Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O
Chcesz mieć więcej zadań z pełnymi rozwiązaniami?
- zadania maturalne z bilansu elektronowego
- reakcje w środowisku kwasowym i zasadowym
- schematy, które da się powtarzać na każdej reakcji
- dostęp do całego działu redoks
Bilans elektronowy przestaje być straszny, gdy widzisz go rozpisanego krok po kroku.
Najczęstsze pytania
Od czego zacząć bilans elektronowy?
Zawsze najpierw wyznacz stopnie utlenienia i zaznacz atomy, które je zmieniają. Dopiero potem zapisuj półreakcje.
Co musi się zgadzać w równaniu redoks?
Liczba atomów każdego pierwiastka oraz liczba elektronów oddanych i pobranych (zasada zachowania ładunku).
Czy zawsze trzeba pisać półreakcje?
Przy trudniejszych równaniach – tak. Przy prostych czasem da się „na oko”, ale na maturze bezpieczniej jest używać bilansu elektronowego.