27.12.2013 Views

Trudne redoksy forum

Trudne redoksy forum

Trudne redoksy forum

SHOW MORE
SHOW LESS

Transform your PDFs into Flipbooks and boost your revenue!

Leverage SEO-optimized Flipbooks, powerful backlinks, and multimedia content to professionally showcase your products and significantly increase your reach.

Tak zwane trudne równania redoksowe.<br />

W poniższym rozdziale naszkicuję rozwiązania kilku równań redoksowych uważanych za super trudne<br />

(a okaże się, że przy opanowaniu podstaw metod wyliczania współczynników takich równań, wymagają one tylko<br />

trochę myślenia). Odradzam uczniom i studentom drogi na skróty i rozpoczynania od tych reakcji nauki uzgadniania<br />

współczynników. Wszystkie wyjaśnienia będą oparte o metodę bilansowania równań w oparciu o stopnie utlenienia.<br />

Prawie zawsze współczynniki tych reakcji można znaleźć poprzez odpowiednie programy komputerowe bądź<br />

w oparciu o metody algebraiczne, niemniej nie zawsze obie wymienione metody „gładko” sobie radzą z równaniami<br />

wielorozwiązaniowymi. Przy obliczaniu współczynników równań zastosuję parę trików, których nie uczy się na<br />

początku nauki bilansowania równań.<br />

Metoda wykorzystująca stopnie utlenienia wcale nie wymaga używania stopni utleniania wyznaczanych na<br />

podstawie układu okresowego. Już w czasie jej poznawania można się spotkać ze związkami, z którymi nie bardzo<br />

wiadomo jak postępować (np.: Fe 3 O 4 , CuAsS) – w tym momencie trzeba założyć jakieś wartości stopni utlenienia;<br />

dlaczego nie przyjąć takich wartości, które najszybciej prowadzą do celu? Oczywiście nie należy od razu odrzucać<br />

wszystkich nabytych już zasad postepowania. Ale tak naprawdę, to w metodzie bilansowania równań reakcji<br />

z wykorzystaniem stopni utlenienia tylko dwie reguły obowiązują absolutnie:<br />

1. Stopnie utlenienia pierwiastków (bez względu na to czy pierwiastki są jednoatomowe, czy tworzą cząsteczki<br />

wieloatomowe, np.: P 4 , S 8 , B 12 ), wynoszą zawsze 0 (zero).<br />

2. Suma stopni utlenienia dla cząsteczki wynosi zawsze 0, a dla jonu suma stopni utlenienia równa się jego<br />

ładunkowi.<br />

Poza tym, tam gdzie jest to ewidentne, używamy stopni utlenienia wyznaczanych na podstawie<br />

elektroujemności pierwiastków. Od tego momentu zaczyna się możliwość zastosowania różnych trików:<br />

1. W przypadku, kiedy w reakcji więcej niż 2 pierwiastki w więcej niż dwóch związkach zmieniają stopnie<br />

utlenienia (jeśli w dwóch związkach - prostu robimy bilans elektronowy dla całej cząsteczki, a nie odrębnych<br />

atomów) to próbujemy zastosować sztucznie takie same stopnie utlenienia dla niektórych atomów po obu<br />

stronach równania, pomimo naszej wiedzy o tym, że tak naprawdę stopnie utlenienia tych atomów są różne.<br />

Prowadzi to czasem do bardzo dziwnych (wręcz nieprawdopodobnych) formalnych stopni utlenienia, ale<br />

reakcja staje się typową, tzn. te same dwa rodzaje atomów zmieniają stopień utlenienia po obu stronach<br />

równania, lub wręcz udaje się nam sprowadzić reakcję do reakcji dysproporcjonowania.<br />

2. Czasem udaje się nam zauważyć pewne wzajemne proporcje pomiędzy reagentami, i na tej podstawie<br />

możemy stworzyć pakiet cząsteczek, które traktujemy czasowo jako związek chemiczny, ze wszystkimi<br />

zasadami dotyczącymi stopni utleniania (również w formie trikowej), albo odwrotnie, np. rozbijamy związek<br />

na części (np.: jakąś sól na formę tlenkową), i wykonujemy reakcje osobno na poszczególnych fragmentach<br />

związku. Gdy i to nie pomaga, próbujemy przeanalizować reakcję z częścią lub ze wszystkimi stopniami<br />

utlenienia równymi 0, tzn jak gdyby reakcjom ulegały pierwiastki chemiczne, z których nasze związki<br />

powstały.<br />

3. Próbujemy przeanalizować reakcje, jako ciąg reakcji cząstkowych następujących jedna po drugiej<br />

(następczych), a po dopasowaniu współczynników reakcji cząstkowych pełną reakcje otrzymujemy przez<br />

odpowiednie połączenie wszystkich reakcji cząstkowych.<br />

4. Można również spróbować podzielić reakcje na dwie lub więcej reakcji prostszych zachodzących niezależnie<br />

od siebie. Jako wynik możemy uzyskać nieskończoną liczbę równań otrzymanych przez liniowe kombinacje<br />

dwóch lub większej liczby równań.<br />

Wszystkie te podejścia można łączyć ze sobą, co w przypadku bardziej złożonych reakcji redoksowych daje<br />

możliwość ich zbilansowania na wiele różnych sposobów, ale zawsze dających ten sam wynik (z wyjątkiem<br />

niezależnych reakcji równoległych).<br />

Przykład 1.<br />

Pb(N 3 ) 2 + Cr(MnO 4 ) 2 = Cr 2 O 3 + MnO 2 + Pb 3 O 4 + NO<br />

Najszybciej można rozwiązać ten problem używając takich samych stopni utlenienia dla manganu i azotu po<br />

obu stronach równania, czyli odpowiednio: +4 i +2 (przy standardowej wartości stopnia utlenienia dla tlenu –2).<br />

Prowadzi to dość sztucznych stopni utlenienia dla Pb (–12) i Cr (+8), ale w standardowy sposób można uzyskać<br />

odpowiedź.


15Pb(N 3 ) 2 + 44Cr(MnO 4 ) 2 = 22Cr 2 O 3 + 88MnO 2 + 5Pb 3 O 4 + 90NO<br />

Przykład 2.<br />

P 2 I 4 + P 4 + H 2 O = PH 4 I + H 3 PO 4<br />

Przyglądając się powyższej reakcji nietrudno zauważyć, że można rozbić ją na dwa etapy:<br />

2P 2 I 4 + P 4 = (P 8 I 8 )<br />

– jest to twór całkowicie sztuczny ale bardzo przydatny. Załatwia to nam sprawę stosunku fosforu do jodu w PH 4 I<br />

i odpowiada 8PH 4 I. Następnie, już w całkiem normalny sposób możemy znaleźć współczynniki dla reakcji:<br />

5P 8 I 8 + 8P 4 + 128H 2 O = 40PH 4 I + 32H 3 PO 4<br />

Mnożąc pierwszą reakcję przez 5 i zastępując w niej 5P 8 I 8 przez 10P 2 I 4 + 5P 4 otrzymamy:<br />

10P 2 I 4 + 13P 4 + 128H 2 O = 40PH 4 I + 32H 3 PO 4<br />

Przykład 3.<br />

K 4 [Fe(CN) 6 ] + Ce(NO 3 ) 4 + KOH = K 2 CO 3 + Fe(OH) 3 + Ce(OH) 3 + KNO 3 + H 2 O<br />

Podzielmy reakcję na dwa etapy utleniania, w pierwszym tylko Fe(II) jest utleniane do Fe(III); z jonów<br />

cyjankowych w środowisku zasadowym utworzy się cyjanek potasu KCN.<br />

K 4 Fe[(CN) 6 ] + Ce(NO 3 ) 4 + 6KOH = Fe(OH) 3 + Ce(OH) 3 + 6KCN + 4KNO 3<br />

W drugim etapie utleniamy powstały w pierwszym etapie KCN do węglanu i azotanu.<br />

KCN + 10Ce(NO 3 ) 4 + 42KOH = K 2 CO 3 +10Ce(OH) 3 + 41KNO 3 + 6H 2 O<br />

Wystarczy teraz drugą reakcję pomnożyć przez 6:<br />

6KCN + 60Ce(NO 3 ) 4 + 252KOH = K 2 CO 3 +60Ce(OH) 3 + 246KNO 3 + 36H 2 O<br />

i połączyć z pierwszą, aby otrzymać zbilansowaną reakcję.<br />

K 4 [Fe(CN) 6 ] + 61Ce(NO 3 ) 4 + 258KOH = 6K 2 CO 3 + Fe(OH) 3 + 61Ce(OH) 3 + 250KNO 3 + 36H 2 O<br />

Całość można policzyć „na piechotę” w kilka minut.<br />

Ten problem również można rozwiązać bez dzielenia reakcji na części (dwie reakcje następcze). Wystarczy<br />

sprowadzić reakcje do „grzecznej <strong>redoksy</strong>” stosując dla C i N takie same stopnie utlenienia po obu stronach<br />

równania (odpowiednio +4 i +5). Otrzymamy wówczas z lewej strony równania bardzo sztuczny stopień utlenienia<br />

dla Fe = -58, ale dzięki temu z obu stron reakcji tylko dwa rodzaje atomów (Fe i Cr) będą zmieniać stopień<br />

utlenienia, i reakcja staje się zupełnie typową.<br />

Przykład 4.<br />

K 4 [Fe(CN) 6 ] + KMnO 4 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + MnSO 4 + CO 2 + KNO 3 + H 2 O<br />

Kolejna reakcja to podobne utlenianie K 4 [Fe(CN) 6 ], ale w środowisku kwaśnym. Dzielimy ją na dwa etapy<br />

– w pierwszym etapie rozkładamy K 4 [Fe(CN) 6 ] kwasem siarkowym i utleniamy Fe(II) do Fe(III) z wydzieleniem<br />

HCN.<br />

10K 4 [Fe(CN) 6 ] + 2KMnO 4 + 38H 2 SO 4 = 21K 2 SO 4 + 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2MnSO 4 + 60HCN + 8H 2 O<br />

Następnie utleniamy HCN do CO 2 i HNO 3 .<br />

HCN + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = CO 2 + HNO 3 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + 3H 2 O<br />

Mnożymy powyższe równanie przez 60 otrzymamy:<br />

60HCN + 120KMnO 4 + 180H 2 SO 4 = 60CO 2 + 60HNO 3 + 60K 2 SO 4 + 120MnSO 4 + 180H 2 O<br />

W tej reakcji powstał kwas azotowy, można więc w etapie nieredoksowym z prawej strony zmniejszyć ilość K 2 SO 4 ,<br />

a kwas azotowy przeprowadzić w KNO 3 , a z lewej strony usunąć odpowiednią ilość kwasu siarkowego. Sumując<br />

obie reakcje w odpowiednich proporcjach, wynikających ze stechiometrii Fe do 6CN – w K 4 [Fe(CN) 6 ],<br />

otrzymamy bez trudu właściwy wynik tej części.<br />

60HCN + 120KMnO 4 + 150H 2 SO 4 = 60CO 2 + 60KNO 3 + 30K 2 SO 4 + 120MnSO 4 + 150H 2 O<br />

Sumując reakcje utleniania Fe(II) oraz HCN, a potem usuwając kwas azotowy z prawej strony otrzymamy:


10K 4 [Fe(CN) 6 ] + 122KMnO 4 + 188H 2 SO 4 = 51K 2 SO 4 + 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 122MnSO 4 + 60CO 2 + 60KNO 3 + 188H 2 O<br />

Tak samo jak poprzednio można pokonać problem ze sztucznym stopniem utlenienia dla Fe = -58<br />

Przykład 5.<br />

(Cr(N 2 H 4 CO) 6 ) 4 (Cr(CN) 6 ) 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + MnSO 4 + CO 2 + KNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O<br />

Przy użyciu metody ze sztucznym stopniem utlenienia dla Cr = -78 (wartość ta wynika z przypisania atomom węgla<br />

i azotu stopni utlenienia jakie wykazują po prawej stronie równania) problem staje się „ugrzeczniony”. Dla<br />

ułatwienia obliczeń warto przedstawić kompleks wzorem sumarycznym Cr 7 C 42 H 96 N 66 O 24 .<br />

10(Cr(N 2 H 4 CO) 6 ) 4 (Cr(CN) 6 ) 3 + 1176KMnO 4 + 1399H 2 SO 4 = 35K 2 Cr 2 O 7 + 1176MnSO 4 + 420CO 2 + 660KNO 3<br />

+ 223K 2 SO 4 + 1639H 2 O<br />

Powyższa reakcja posiada już całkiem „słuszne” współczynniki! Reakcje tę można też zbilansować utleniając po<br />

prostu pierwiastki wchodzące w skład kompleksu Cr 7 C 42 H 96 N 66 O 24 . Eliminujemy z cząsteczki kompleksu 24<br />

cząsteczki wody (formalnie jest to utlenianie wodoru tlenem). Następnie kolejno utleniamy pozostałe pierwiastki.<br />

10Cr + 12KMnO 4 + 13H 2 SO 4 = 5K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + 12MnSO 4 + 13H 2 O<br />

5C + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 = 5CO 2 + 2K 2 SO 4 + 4MnSO 4 + 6H 2 O<br />

5H 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O<br />

N 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 SO 4 = 2KNO 3 + 2MnSO 4 + 2H 2 O<br />

W następnym etapie skalujemy poszczególne równania do naszego wzoru sumarycznego. Znalezione współczynniki<br />

wynoszą odpowiednio: 0,7(7/10) 8,4(84/10), 4,8(48/10) oraz 33. Po zsumowaniu poszczególnych reagentów<br />

i dodaniu 24 cząsteczek wody otrzymamy:<br />

Cr 7 C 42 H 96 N 66 O 24 + 117,6KMnO 4 + 139,9H 2 SO 4 = 3,5K 2 Cr 2 O 7 + 117,6MnSO 4 + 42,0CO 2 + 66KNO 3 +<br />

22,3K 2 SO 4 + 163,9H 2 O<br />

Wystarczy teraz wszystkie współczynniki pomnożyć przez 10 aby otrzymać końcowe zbilansowane równanie tej<br />

reakcji przedstawione wcześniej.<br />

Przykład 6.<br />

C 2 H 5 OH + Hg + HNO 3 = Hg(ONC) 2 + NO 2 + CO 2 + H 2 O<br />

Jest to reakcja, wg której w drugiej połowie XVII wieku po raz pierwszy otrzymano przypadkowo piorunian<br />

rtęci. Współczynniki reakcji można wyliczyć opierając się mechanizmie reakcji (chodzi o stosunek ilości atomów<br />

węgla z etanolu wchodzących do piorunianu i ditlenku węgla CO 2 = 1:1) na zaproponowanym początku XX wieku<br />

przez Wielanda lub dzieląc tę reakcję na dwie inne, w których cały kwas azotowy daje wyłącznie piorunian rtęci bez<br />

wydzielania ditlenku azotu NO 2 , i drugiej, w której cały etanol jest utleniany do CO 2 z wydzieleniem NO 2 .<br />

C 2 H 5 OH + Hg + HNO 3 = Hg(ONC) 2 + CO 2 + H 2 O<br />

Reakcję pierwszą sprowadzamy do prostej reakcji dysproporcjonowania przez przyjęcie po obu stronach równania<br />

takich samych stopni utlenienia dla rtęci i azotu, 0 i +5 odpowiednio. W ten sposób węgiel dysproporcjonując, ze<br />

stopnia utlenienia –2 przechodzi na stopnie utlenienia –3 w piorunianie i +4 w CO 2 co daje następujące równanie:<br />

7C 2 H 5 OH + 6Hg + 12HNO 3 = 6Hg(ONC) 2 + 2CO 2 + 27H 2 O<br />

Drugie równanie jest zupełnie standardowym utlenianiem etanolu prze stężony kwas azotowy(V) do wody i di tlenku<br />

węgla:<br />

C 2 H 5 OH + 12HNO 3 = 12NO 2 + 2CO 2 + 9H 2 O<br />

Dowolna liniowa kombinacja obu równań da nam jedną z potencjalnych odpowiedzi. Wielorozwiązaniowa<br />

odpowiedź jest nawet bardziej logiczna, ponieważ kwas azotowy jako silny utleniacz, przy dużym nadmiarze<br />

etanolu, w zależności od sposobu i czasu prowadzenia reakcji, może faktycznie utleniać dodatkowo cześć etanolu do<br />

CO 2 lub innych możliwych produktów utleniania etanolu (np. etanal, kwas octowy). Pamiętając o stechiometrii<br />

reakcji wg proponowanego mechanizmu powinniśmy tak dobierać współczynniki drugiej reakcji by nie mniej niż


połowa atomów węgla etanolu przechodziła w CO 2 . W ten sposób z kombinacji liniowej obu równań (1:5)<br />

otrzymamy:<br />

7C 2 H 5 OH + 6Hg + 12HNO 3 = 6Hg(ONC) 2 + 2CO 2 + 27H 2 O<br />

5C 2 H 5 OH + 60HNO 3 = 60NO 2 + 10CO 2 + 45H 2 O<br />

12C 2 H 5 OH + 6Hg + 72HNO 3 = 6Hg(ONC) 2 + 60NO 2 +12CO 2 + 72H 2 O<br />

Wszystkie współczynniki tej reakcji są podzielne przez 6 co prowadzi ostatecznie do reakcji:<br />

2C 2 H 5 OH + Hg + 12HNO 3 = Hg(ONC) 2 + 10NO 2 +2CO 2 + 12H 2 O<br />

Z liniowych kombinacji obu równań możemy utworzyć nieskończoną ich liczbę, a przy założeniu, że poprawny<br />

mechanizm wymaga co najmniej stosunku obu równań 1:5, powinniśmy zakładać stosunki obu równań jako 1:≥5<br />

(czytaj: jeden do nie mniej niż 5), 2:>10, 3:>15, itd. Oczywiście, że za każdym razem należy sprawdzić, czy<br />

wszystkie współczynniki nie mają wspólnych wielokrotności.<br />

Przykład 7.<br />

Następna reakcja została obmyślona przez autorów jako reakcja, której współczynniki można znaleźć<br />

wyłącznie programem komputerowym wykorzystującym procedury algebraiczne.<br />

H 2 + Ca(CN) 2 + NaAlF 4 + FeSO 4 + MgSiO 3 + KI + H 3 PO 4 + PbCrO 4 + BrCl + CF 2 Cl 2 + SO 2 =<br />

PbBr 2 + CrCl 3 + MgCO 3 + KAl(OH) 4 + Fe(SCN) 3 + PI 3 + Na 2 SiO 3 + CaF 2 + H 2 O<br />

Pomimo występowania dużej liczby reduktorów z lewej strony równania, z prawej strony występują<br />

produkty utlenione (Fe 3+ ), poza tym z prawej strony występuje jednocześnie woda i wrażliwy na wodę PI 3 – wygląda<br />

więc, że ten zestaw powstał z kombinacji kilku reakcji, i to w taki sposób by dał jednoznaczne rozwiązanie<br />

algebraiczne natomiast autor, chociaż jest chemikiem, wcale nie kierował się rozsądkiem chemicznym. Spróbujmy<br />

to rozgryźć.<br />

Przyglądając się powyższej reakcji, najłatwiej zauważyć, że reszty cyjankowe muszą w całości przejść<br />

w reszty tiocyjanianowe (rodankowe), a do tego powinien być zużyty cały dwutlenek siarki oraz siarczan żelaza(II).<br />

Siarka musi się więc znacznie zredukować, dodajmy więc z lewej strony wodoru H 2 (oczywiście jest jeszcze węgiel<br />

w CF 2 Cl 2 , ale nie na więcej azotu, a więc te atomy węgla w całości muszą utworzyć węglan magnezu MgCO 3 ). Nie<br />

mamy czym na razie związać wapnia, ale wiemy, że na pewno w jakiejś reakcji może powstać HF (z prawej strony<br />

równania występuje CaF 2 ), który będzie reagował z CaO bądź Ca(OH) 2 . W redukcji wodorem powstaje woda, a więc<br />

CaO przejdzie w Ca(OH) 2 . I już mamy gotową pierwszą częściową reakcję.<br />

H 2 + Ca(CN) 2 + FeSO 4 + SO 2 = Fe(SCN) 3 + Ca(OH) 2 + H 2 O<br />

Ciągle mamy jednak za dużo pierwiastków zmieniających stopnie utlenienia, by można było zastosować proste<br />

metody ze zmianami stopni utlenienia. Przekształćmy więc w pierwszej reakcji FeSO 4 do S i Fe(OH) 3 (zakładamy<br />

dla żelaza stopień utlenienia +3 z lewej strony równania, wtedy siarka ma stopień utlenienia +5 – prawdziwy stopień<br />

utlenienia żelaza prowadziłby do „herezji chemicznej” utleniania Fe(II) do Fe(III) wodorem!),<br />

5H 2 + 2FeSO 4 = 2S + 2Fe(OH) 3 + 2H 2 O<br />

A w drugiej reakcji SO 2 do S,<br />

2H 2 + SO 2 = S + H 2 O<br />

a następnie przeprowadźmy cyjanki w rodanki przy pomocy siarki pierwiastkowej. Na końcu w reakcji podwójnej<br />

wymiany pomiędzy rodankiem wapnia i wodorotlenkiem Fe(III) otrzymamy rodanek żelaza i wodorotlenek wapnia.<br />

Od razu widać konieczność utworzenia 3 cząsteczek rodanku wapnia, a więc dalsze 4 atomy siarki uzyskamy<br />

z redukcji SO 2 . Mnożymy powyższą reakcję przez 4 i dodajemy do poprzedniej.<br />

13H 2 + 2FeSO 4 + 4SO 2 = 6S + 2Fe(OH) 3 + 6H 2 O<br />

3Ca(CN) 2 + 6S = 3Ca(SCN) 2<br />

Po zsumowaniu obu powyższych reakcji kończymy ten etap.<br />

13H 2 + 3Ca(CN) 2 + 2FeSO 4 + 4SO 2 = 2Fe(SCN) 3 + 3Ca(OH) 2 +10H 2 O<br />

W ten sposób mamy całkowicie załatwioną sprawę stosunku stechiometrycznego 3 substratów i jednego produktu<br />

reakcji. (łącznie jest 20 reagentów). Wytłuszczony druk wskazuje wzajemnie od siebie stechiometrycznie<br />

uzależnione cząsteczki. W takich wzajemnych stosunkach muszą one wystąpić w końcowym równaniu.<br />

Oba związki zawierające fluor mogą utworzyć tylko fluorek wapnia. W kolejnym etapie rozwiążemy problem<br />

stechiometrii Al i K.<br />

NaAlF 4 + 2Ca(OH) 2 + KI = KAl(OH) 4 + NaI + 2CaF 2


Z prawej strony równania wystepuje parzysta ilość atomów sodu i podzielna przez 3 ilość atomów jodu. Aby<br />

otrzymać minimalne współczynniki spełniające ten warunek trzeba pomnożyć powyższe równanie przez 6.<br />

6NaAlF 4 + 12Ca(OH) 2 + 6KI = 6KAl(OH) 4 + 6NaI + 12CaF 2<br />

Aby atomy sodu związać w krzemian potrzeba 3 czasteczki krzemianu magnezu, z 6 atomów jodu otrzymamy 2 PI 3<br />

przez zredukowanie 2 cząsteczek kwasu fosforowego.<br />

3MgSiO 3 + 6NaI = 3MgI 2 + 3Na 2 SiO 3<br />

2H 2 + 3MgI 2 + 2H 3 PO 4 = 2PI 3 + 3Mg(OH) 2 + 2H 2 O<br />

Dodajemy dwa ostatnie równania do wcześniejszego i otrzymamy:<br />

2H 2 + 2H 3 PO 4 + 6NaAlF 4 + 3MgSiO 3 + 12Ca(OH) 2 + 6KI = 6KAl(OH) 4 + 3Na 2 SiO 3 + 12CaF 2 + 2PI 3 +<br />

3Mg(OH) 2 + 2H 2 O<br />

Znowu wytłuszczonym drukiem wskazano stechiometrię wzajemnie od siebie uzależnionych cząsteczek. Do<br />

związania 3Mg(OH) 2 potrzeba 3 atomów węgla z CF 2 Cl 2 , daje to 6 atomów fluoru, które zwiążą 3 cząsteczki<br />

Ca(OH) 2 .<br />

3Ca(OH) 2 + 3Mg(OH) 2 + 3CF 2 Cl 2 = 3MgCO 3 + 3 CaF 2 + 6HCl + 3H 2 O<br />

Sumowanie z reakcją poprzednią daje:<br />

2H 2 + 2H 3 PO 4 + 6NaAlF 4 + 3MgSiO 3 + 15Ca(OH) 2 + 3CF 2 Cl 2 + 6KI = 6KAl(OH) 4 + 3Na 2 SiO 3 + 15CaF 2 + 2PI 3<br />

+ 3MgCO 3 + 5H 2 O + 6HCl<br />

Łącznie więc musimy otrzymać 15 cząsteczek Ca(OH) 2 w reakcji:<br />

13H 2 + 3Ca(CN) 2 + 2FeSO 4 + 4SO 2 = 2Fe(SCN) 3 + 3Ca(OH) 2 +10H 2 O<br />

czyli trzeba ja pomnożyć przez 5<br />

65H 2 + 15Ca(CN) 2 + 10FeSO 4 + 20SO 2 = 10Fe(SCN) 3 + 15Ca(OH) 2 +50H 2 O<br />

Po zsumowaniu kolejnych dwóch reakcji otrzymamy:<br />

67H 2 + 15Ca(CN) 2 + 10FeSO 4 + 20SO 2 + 2H 3 PO 4 + 6NaAlF 4 + 3MgSiO 3 + 3CF 2 Cl 2 + 6KI = 6KAl(OH) 4 +<br />

3Na 2 SiO 3 + 10Fe(SCN) 3 + 15CaF 2 + 2PI 3 + 3MgCO 3 + 35H 2 O + 6HCl<br />

Mamy więc już dobrane wzajemne stosunki reagentów w 14 na 20 występujących w reakcji. Pozostały nam z lewej<br />

strony:<br />

H 2 + PbCrO 4 + BrCl + 6HCl = PbBr 2 + CrCl 3 + H 2 O (ew. H 2 oraz 6HCl z poprzedniej reakcji)<br />

Po połączeniu PbCrO 4 + 2BrCl w jeden pakiet otrzymamy formalnie PbCrBr 2 Cl 2 O 4 . Zakładając stopnie utlenienia<br />

dla Pb i Br=0, Cl=–1 i O=–2 po obu stronach otrzymamy znowu standardowe równanie redoksowe z sztucznym<br />

stopniem utlenienia +10 dla chromu.<br />

7H 2 + 2PbCrO 4 + 4BrCl + 2HCl = 2PbBr 2 + 2CrCl 3 + 8H 2 O<br />

Z bilansu elektronów wynika stosunek H 2 do PbCrO 4 jak 7:2, ale zużywa to tylko 2HCl, a więc trzeba ten zestaw<br />

jeszcze pomnożyć przez 3 i dodać do poprzedniego równania.<br />

21H 2 + 6PbCrO 4 + 12BrCl + 6HCl = 6PbBr 2 + 6CrCl 3 + 24H 2 O<br />

Po zsumowaniu otrzymamy:<br />

88H 2 + 6PbCrO 4 + 12BrCl + 15Ca(CN) 2 + 10FeSO 4 + 20SO 2 + 2H 3 PO 4 + 6NaAlF 4 + 3MgSiO 3 + 3CF 2 Cl 2 + 6KI<br />

= 6KAl(OH) 4 + 3Na 2 SiO 3 + 10Fe(SCN) 3 + 15CaF 2 + 2PI 3 + 3MgCO 3 + 6PbBr 2 + 6CrCl 3 + 79H 2 O<br />

I wreszcie równanie jest zbilansowane „na piechotę”.<br />

Przykład 8.<br />

KClO 3 + HCl = KCl + H 2 O + Cl 2 + ClO 2<br />

Powyższa reakcja jest typowym przykładem liniowej kombinacji reakcji niezależnych. Można ją rozdzielić<br />

na dwie reakcje, w których produktem jest wyłącznie chlor lub ditlenek chloru, a następnie otrzymać nieskończoną<br />

liczbę kombinacji liniowych tych dwóch reakcji niezależnych.<br />

KClO 3 + 6HCl = KCl + 3H 2 O + 3Cl 2<br />

5KClO 3 + 6HCl = 5KCl + 3H 2 O + 6ClO 2<br />

Z zsumowania obu reakcji (współczynniki jednostkowe dla obu reakcji) otrzymamy:<br />

6KClO 3 +12HCl = 6KCl + 6H 2 O + 6ClO 2 + 3Cl 2<br />

Po podzieleniu przez 3 otrzymujemy pierwsze niezależne rozwiązanie:<br />

2KClO 3 + 4HCl = 2KCl + 2H 2 O + 2ClO 2 + Cl 2


Czytelników tego opracowania proszę o zgłaszanie pocztą elektroniczną zauważonych nieścisłości lub propozycji<br />

„trudnych” równań redoksowych (jeśli będą wystarczająco „trudne” to rozszerzą niniejsze opracowanie).<br />

E-mail: akonitz@gmail.com

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!