22.11: Метод напівреакції в базовому розчині

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19415

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Ціанід - дуже токсичний матеріал. Цей аніон, що генерується головним чином промисловими виробничими процесами, може спричинити неврологічні ефекти та пошкодження чутливих тканин, таких як щитовидна залоза.

Обробка газом хлору в основному розчині ефективно знищує будь-який присутній ціанід, перетворюючи його на нешкідливий газ азоту. Реакція наступна:

\[2 \ce{NaCN} + 5 \ce{Cl_2} + 12 \ce{NaOH} \rightarrow \ce{N_2} + 2 \ce{Na_2CO_3} + 10 \ce{NaCl} + 6 \ce{H_2O}\nonumber \]

Метод напівреакції в базовому розчині

Для реакцій, які відбуваються в основному розчині, а не в кислому розчині, кроки для збалансування реакції в першу чергу однакові. Однак, закінчивши крок 6, додайте рівну кількість\(\ce{OH^-}\) іонів до обох сторін рівняння. Об'єднайте\(\ce{H^+}\) і\(\ce{OH^-}\), щоб зробити\(\ce{H_2O}\) і скасувати будь-які молекули води, які з'являються з обох сторін. На прикладі окислення\(\ce{Fe^{2+}}\) іонів дихроматом\(\left( \ce{Cr_2O_7^{2-}} \right)\) ми отримаємо наступні три етапи:

1. Додайте гідроксидні іони:

\[14 \ce{OH^-} \left( aq \right) + 14 \ce{H^+} \left( aq \right) + 6 \ce{Fe^{2+}} \left( aq \right) + \ce{Cr_2O_7^{2-}} \left( aq \right) \rightarrow 6 \ce{Fe^{3+}} \left( aq \right) + 2 \ce{Cr^{3+}} \left( aq \right) + 7 \ce{H_2O} \left( l \right) + 14 \ce{OH^-} \left( aq \right)\nonumber \]

2. Об'єднайте іони водню та гідроксидні іони, щоб зробити воду:

\[14 \ce{H_2O} \left( l \right) + 6 \ce{Fe{2+}} \left( aq \right) + \ce{Cr_2O_7^{2-}} \left( aq \right) \rightarrow 6 \ce{Fe^{3+}} \left( aq \right) + 2 \ce{Cr^{3+}} \left( aq \right) + 7 \ce{H_2O} \left( l \right) + 14 \ce{OH^-} \left( aq \right)\nonumber \]

3. Скасуйте сім молекул води з обох сторін, щоб отримати остаточне рівняння:

\[7 \ce{H_2O} \left( l \right) + 6 \ce{Fe^{2+}} \left( aq \right) + \ce{Cr_2O_7^{2-}} \left( aq \right) \rightarrow 6 \ce{Fe^{3+}} \left( aq \right) + 2 \ce{Cr^{3+}} \left( aq \right) + 14 \ce{OH^-} \left( aq \right)\nonumber \]

Рівняння все ще врівноважується атомами і зарядом, але наявність гідроксидних іонів, а не іонів водню, означає, що реакція відбувається в основному розчині. Як правило, більшість окислювально-відновних реакцій фактично протікають лише в одному типі розчину або іншому. Окислення\(\ce{Fe^{2+}}\) шляхом\(\ce{Cr_2O_7^{2-}}\) не відбувається в основному розчині, і було лише збалансовано таким чином, щоб продемонструвати метод.

Підсумовуючи, вибір того, який метод балансування використовувати, залежить від виду реакції. Метод окислення-числа найкраще працює, якщо окислені та відновлені види з'являються лише один раз на кожній стороні рівняння, і якщо немає кислот або підстав. Метод напівреакції більш універсальний і добре працює для реакцій за участю іонів у водному розчині.