Расстановка коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций органический химии
Кузнецова А.В.
Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Россия, 119991, г. Москва, ул.Ленинские горы д.1, тел.: (495)939-51-50, е-mail: mrs.smith@ege-himia.ru
1 pp. (accepted)
Традиционно для расстановки коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций используется метод электронного баланса, который позволяет найти коэффициенты перед окислителем и восстановителем, чтобы затем уравнять все остальные элементы. Для реакций окисления органических веществ перманганатом калия, протекающих в кислой среде с разрывом углеродной цепочки, электронного баланса бывает недостаточно. Например, из схемы окисления кетона следует, что коэффициенты, расставленные в соответствии с электронным балансом, не позволяют в итоге уравнять кислород:
5C6H12О+2KMnO4+3H2SO4 → 10C2H5COOH+2MnSO4+K2SO4+3H2O
Электронный баланс:
10C+2 - 10e = 10C+3
2Mn+7 +10e = 2Mn+2
В учебной и методической литературе отсутствуют конкретные рекомендации, как следует расставлять коэффициенты в подобных случаях.
Для того, чтобы уравнять кислород, предлагается изменить коэффициент перед окислителем.Подобрать подходящий коэффициент перед окислителем предлагается алгебраическим способом. Принципиальным здесь является выполнение условия:
Δh = 5n (т.е. численное значение Δh должно быть кратно пяти),
где Δh – общее число атомов кислорода в продуктах реакции (h2) минус общее число атомов кислорода в реагентах (h1).
Коэффициент k перед окислителем KMnO4 предлагается вычислять по формулам:
k = 2n +a (для чётных а) (1),
k = 2n +(a+1) (для нечётных а) (2),
где а – коэффициент перед окислителем по электронному балансу;
n – любое натуральное число.
Алгоритм расчёта коэффициента k перед окислителем KMnO4 следующий:
Шаг 1. Проверяем, чтобы выполнялось условие. Численное значение Δh кратно пяти Δh = 35-25 = 10, значит, условие выполняется.
Шаг 2. Рассчитываем величину n.
Δh =10 = 5n, значит, n = 2.
Шаг 3. Определяем величину а. В соответствии с электронным балансом a = 2.
Шаг 4. Подставляем все величины в данном случае в формулу (1) и получаем:
k = 2n +a = (2 × 2) + 2 = 6.
Итак, при k = 6 общее количество атомов кислорода в левой и правой частях уравнения одинаково, все элементы уравнены:
5C6H12О+6KMnO4+9H2SO4 → 10C2H5COOH+6MnSO4+3K2SO4+9H2O
|