Вопрос школьника
Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции
K2MnO4 + H2O → MnO2 + KMnO4 +KOH
Определите окислитель и восстановитель
Ответ от учителя
Метод электронного баланса основан на том, что в реакции должно сохраняться количество электронов до и после реакции. Для этого необходимо выразить все вещества в виде ионов и найти изменение степени окисления каждого элемента.
K2MnO4 + H2O → MnO2 + KMnO4 + KOH
В данной реакции марганец Mn меняет свою степень окисления с +7 до +4, а кислород O с -2 до 0. Таким образом, марганец Mn в K2MnO4 является окислителем, а в MnO2 — восстановителем.
Теперь составим уравнение реакции, используя метод электронного баланса:
1. Найдем количество электронов, которые переходят в реакции:
K2MnO4 + H2O → MnO2 + KMnO4 + KOH
2K2MnO4 + 2H2O → 2MnO2 + 2KMnO4 + 2KOH
Первое слагаемое содержит 2 молекулы K2MnO4, каждая из которых содержит 2 иона MnO4^2-. Каждый ион MnO4^2- имеет степень окисления +7, а в конечном продукте MnO2 степень окисления Mn равна +4. Следовательно, каждый ион MnO4^2- отдает 3 электрона:
2K2MnO4 + 2H2O → 2MnO2 + 2KMnO4 + 2KOH + 6e-
Второе слагаемое содержит 2 молекулы H2O, каждая из которых содержит 2 иона H+. Каждый ион H+ имеет степень окисления +1, а в конечном продукте KOH степень окисления K равна +1. Следовательно, каждый ион H+ принимает 1 электрон:
2K2MnO4 + 2H2O → 2MnO2 + 2KMnO4 + 2KOH + 6e- + 4H+
Третье слагаемое содержит 2 молекулы MnO2, каждая из которых содержит 1 ион MnO2. Степень окисления Mn в MnO2 равна +4, а в конечном продукте KMnO4 степень окисления Mn равна +7. Следовательно, каждый ион MnO2 принимает 3 электрона:
2K2MnO4 + 2H2O → 2MnO2 + 2KMnO4 + 2KOH + 6e- + 4H+ + 2MnO2 + 6e- → 2KMnO4
Четвертое слагаемое содержит 2 молекулы KMnO4, каждая из которых содержит 1 ион MnO4^-. Каждый ион MnO4^- имеет степень окисления +7, а в конечном продукте KMnO4 степень окисления Mn также равна +7. Следовательно, в данном случае электроны не участвуют:
2K2MnO4 + 2H2O → 2MnO2 + 2KMnO4 + 2KOH + 6e- + 4H+ + 2MnO2 + 6e- → 2KMnO4 + 2KMnO4
Пятое слагаемое содержит 2 молекулы KOH, каждая из которых содержит 1 ион KOH. Каждый ион KOH имеет степень окисления +1, а в конечном продукте KOH степень окисления K также равна +1. Следовательно, в данном случае электроны не участвуют:
2K2MnO4 + 2H2O → 2MnO2 + 2KMnO4 + 2KOH + 6e- + 4H+ + 2MnO2 + 6e- → 2KMnO4 + 2KMnO4 + 2KOH
2. Сократим полученное уравнение, убрав одинаковые слагаемые с обеих сторон:
K2MnO4 + H2O → MnO2 + KMnO4 + KOH
Таким образом, окислитель в данной реакции — ион MnO4^2- в K2MnO4, а восстановитель — ион MnO2 в конечном продукте.
