Redox equations

Redoxné rovnice sú chemické rovnice redoxných reakcií. Pri redoxných reakciách dochádza k zmene oxidačných čísiel atómov, preto je znalosť chemického názvoslovia a pravidiel určovania oxidačného čísla nevyhnutným predpokladom na úspešné riešenie redoxných rovníc.

Redukcia je proces, pri ktorom atóm znižuje svoje oxidačné číslo. Oxidácia je proces, pri ktorom atóm zvyšuje svoje oxidačné číslo. Zmena oxidačného čísla nastáva skutočným alebo formálnym odovzdávaním elektrónov (oxidácia), resp. prijímaním elektrónov (redukcia; elektróny majú záporný elektrický náboj, preto sa ich prijímaní oxidačné číslo znižuje).

Redukovadlo je reaktant, ktorý spôsobí redukciu iného reaktantu (aspoň jeden atóm redukovadla zvyšuje svoje oxidačné číslo). Oxidovadlo je reaktant, ktorý spôsobuje oxidáciu iného reaktantu (aspoň jeden atóm oxidovadla znižuje svoje oxidačné číslo).

Čiastková chemická rovnica vyjadruje len oxidáciu alebo len redukciu; v elektrochémii sa jej hovorí aj článková chemická rovnica.

Pri riešení redoxných rovníc dodržiavame všeobecné pravidlá na výpočet stechiometrických koeficientov používame nasledovný postup:

Zistíme oxidačné čísla všetkých atómov v rovnici.
Napíšeme čiastkovú chemickú rovnicu oxidácie a čiastkovú chemickú rovnicu redukcie.
Matematicky upravíme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie tak, aby bolo zachované pravidlo bilancie počtu elektrónov.
Obe čiastkové chemické rovnice sčítame a upravíme, pričom získame skrátenú redoxnú rovnicu (SRR).
Získané počty atómov zohľadníme v chemickej rovnici pomocou stechiometrických koeficientov.
Na základe pravidla bilancie počtu atómov priradíme stechiometrické koeficienty látkam obsahujúcim atómy, ktoré nezmenili oxidačné číslo.
Ak ide o iónovú redoxnú rovnicu, na zistenie stechiometrických koeficientov využijeme pravidlo bilancie nábojových čísiel.

Jednoduché disproporcionačné a symproporcionačné redoxné chemické reakcie sú také chemické reakcie, pri ktorých sa mení oxidačné číslo atómov len jedného prvku; inak sa ničím nelíšia od ostatných redoxných reakcií.

Redoxné chemické rovnice, ktorých reaktanty obsahujú atómy daného prvku s jedným oxidačným číslom a produkty obsahujú atómy toho istého prvku s rozličnými oxidačnými číslami, nazývame disproporcionačné rovnice. Napríklad:

3Re^VIF₆+ 10H₂O → 2HRe^VIIO₄ + Re^IVO₂ + 18HF

redox1

Redoxné chemické rovnice, ktorých reaktanty obsahujú atómy daného prvku s rozličnými oxidačnými číslami a produkty obsahujú atómy toho istého prvku len s jedným oxidačným číslom, nazývame symproporcionačné rovnice. Napríklad:

N^IVO₂ + N^IIO + 2NaOH → 2NaN^IIIO₂ + H₂O

redox2

1.Vyrovnajte oxidačno-redukčnú rovnicu:

Riešenie:

Prvým krokom je určenie oxidačných stupňov atómov prvkov v každej zlúčenine:

Oxidačné čísla teda menia iba jód a kyslík. Napíšeme pre ne polreakcie, t.j. reakcie v ktorých vystupujú iba daný oxidujúci/ redukujúci sa prvok a elektróny.

Oxidácia:

Redukcia:

2I^V+10e^- -------> 2I⁰

Následne vynásobíme rovnice tak, aby sa počty elektrónov vyrovnali:

A rovnice spočítame:

Takto získané koeficienty dosadíme do pôvodne rovnice a dorátame počet ostatných prvkov tak, aby sme dodržali zákon zachovania počtu atómov toho istého prvku. Výsledná rovnica má tvar:

Doplňte stechimetrické koeficienty v redoxnej rovnici:

Riešenie:

Najpr je potrebné určít oxidačné čísla atómov všetkých reaktantov a produktov:

Môžeme si všímnúť, že jedine arzén, síra a dusík menia svoje oxidačné čísla. Pre tieto dva prvky napíšeme tzv. polreakcie, v ktorých zaznačíme aj počet vymieňaných elektrónov.

Rovnice oxidácie:

(na jeden arzén treba 2 elektróny)

oxidacno-redukcne-rovnice-2r3

(na jednu síru treba 8 elektrónov)

Rovnica redukcie:

Ďalším krokom je úprava počtu vymieňaných elektrónov tak, aby sa menil rovnaký počet pri oxidáciách ako pri redukciách- teda pri všetkých troch polreakciách sa bude vymieňať 28 elektrónov. 24+4= 28 elektrónov pri oxidácii, toľko treba aj pri redukcii, preto

oxidacno-redukcne-rovnice-2r5

a teda

oxidacno-redukcne-rovnice-2r6

Stechiometrické koeficienty z polreakcií doplníme do rovnice a dopočítame ostatné prvky. Výsledná rovnica má tvar:

3. Vyčíslite nasledujúce redoxné rovnice:

Riešenie:

a) 3,4,3,4,2
b) 5,2,5,1,6
c) 2,11,11,6,2,11,8
d) 1,1,2,1,2,2
e) 4,11,2,8
f) 3,10,2,1,18
g) 5,1,6,3,3
h) 1,1,1,2
i) 3,6,1,5,3

Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

Cr + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + H₂

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov chrómu a vodíka:

Cr⁰ + H^I₂S^VIO^–II₄ →Cr^III₂(S^VIO^–II₄)₃ + H⁰₂

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Cr⁰ – 3e^– → Cr^III (oxidácia)

H^I + 1e^– → H⁰ (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, druhú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme tromi:

Cr⁰ – 3e^– → Cr^III

3H^I + 3e^– → 3H⁰

Počet prijatých a odovzdaných elektrónov je rovnaký. Od tejto chvíle môžeme robiť len rovnaké matematické operácie s oboma čiastkovými chemickými rovnicami súčasne, aby sa počet prijatých a odovzdaných elektrónov rovnal. Tomuto problému sa vyhneme tým, že obe čiastkové chemické rovnice sčítame a upravíme:

Cr⁰ – 3e^– → Cr^III

3H^I + 3e^– → 3H⁰

Cr⁰ – 3e^– + 3H^I + 3e^–→Cr^III + 3H⁰

Po úprave:

Cr⁰ + 3H^I → Cr^III + 3H⁰

Táto chemická rovnica predstavuje skrátenú formu pôvodnej redoxnej rovnice a vyjadruje podstatu redoxného chemického deja (SRR). Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Keďže na ľavej strane rovnice máme mať tri atómy vodíka, pred vzorec H₂SO₄ by sme museli dať zlomok. Rovnaký problém by sme s vodíkom mali aj na pravej strane rovnice. Preto SRR vynásobíme dvomi:

2Cr⁰ + 6H^I → 2Cr^III + 6H⁰

Na ľavej strane rovnice máme mať dva atómy chrómu, preto pred Cr dáme koeficient 2. Na pravej strane rovnice máme mať tiež dva atómy chrómu, ale tie sú už zabezpečené stechiometrickým indexom 2 vo vzorci Cr₂(SO₄)₂, takže táto látka bude mať koeficient 1:

2Cr + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + H₂

5. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + C → P₄ + CaSiO₃ + CO

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov fosforu a uhlíka:

Ca^II₃(P^VO^–II₄)₂ + Si^IVO^–II₂ + C⁰ → P⁰₄ + Ca^IISi^IVO^–II₃ + C^IIO^–II

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

C⁰ – 2e^– → C^II (oxidácia)

P^V + 5e^– → P⁰ (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme piatimi, druhú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi:

5C⁰ – 10e^– → 5C^II

2P^V + 10e^– → 2P⁰

Počet prijatých a odovzdaných elektrónov je rovnaký. Od tejto chvíle môžeme robiť len rovnaké matematické operácie s oboma čiastkovými chemickými rovnicami súčasne, aby sa počet prijatých a odovzdaných elektrónov rovnal, preto obe čiastkové chemické rovnice sčítame a dostaneme SRR:

5C⁰ – 10e^– → 5C^II

2P^V + 10e^– → 2P⁰

5C⁰ – 10e^– + 2P^V + 10e^– → 5C^II + 2P⁰

po úprave:

5C⁰ + 2P^V → 5C^II + 2P⁰

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Na pravej strane rovnice máme mať podľa SRR dva atómy fosforu s oxidačným číslom 0. Ten je však tvorený štvoratómovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by mal zlomkovú hodnotu. Preto SRR vynásobíme číslom 2:

10C⁰ + 4P^V → 10C^II + 4P⁰

Na ľavej strane rovnice máme mať štyri atómy fosforu, preto pred Ca₃(PO₄)₂ dáme koeficient 2. Na pravej strane rovnice máme mať tiež štyri atómy fosforu, ale tie sú už zabezpečené stechiometrickým indexom 4 vo vzorci P₄, takže táto látka bude mať koeficient 1:

2Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + C → P₄ + CaSiO₃ + CO

Na oboch stranách rovnice máme mať po desať atómov uhlíka. Preto pred C dáme koeficient 10 a rovnako aj pred vzorec CO:

2Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + 10C → P₄ + CaSiO₃ + 10CO

Ešte chýbajú koeficienty pred SiO₂ a CaSiO₃. Na ľavej strane rovnice máme 6 atómov vápnika, preto pred CaSiO₃ dáme koeficient 6. To však znamená, že aj na ľavej strane rovnice musíme mať 6 atómov kremíka, preto pred SiO₂ dáme koeficient 6.

2Ca₃(PO₄)₂ + 6SiO₂ + 10C → P₄ + 6CaSiO₃ + 10CO

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (28 = 28). Keďže získané stechiometrické koeficienty (2, 6, 10 = 1, 6, 10) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

6.Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

MnO₄^– + Fe²⁺ + H₃O⁺ → Mn²⁺ + Fe³⁺ + H₂O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov mangánu a železa:

(Mn^VIIO^–II₄)^– + Fe²⁺ + (H^I₃O^–II)⁺ → Mn²⁺ + Fe³⁺ + H^I₂O^–II

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie (oxidačné číslo jednoatómových iónov je totožné s ich nábojovým číslom):

Fe²⁺ – e^– → Fe³⁺ (oxidácia)

Mn^VII + 5e^– → Mn^II (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme piatimi a obe čiastkové chemické rovnice sčítame:

5Fe²⁺ – 5e^– → 5Fe³⁺

Mn^VII + 5e^– → Mn^II

5Fe²⁺ – 5e^– + Mn^VII + 5e^– → 5Fe³⁺ + Mn^II

Po úprave získame SRR:

5Fe²⁺ + Mn^VII → 5Fe³⁺ + Mn^II

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Keďže na ľavej aj pravej strane rovnice máme mať po päť atómov železa, pred vzorce iónov Fe²⁺ a Fe³⁺ dáme koeficient 5.

MnO₄^– + 5Fe²⁺ + H₃O⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + H₂O

Koeficient MnO₄^– a Mn²⁺ musí byť 1, čo už je splnené. Zostávajú nám dve látky v rovnici, ktoré nemajú koeficienty: reaktant – oxóniový katión a produkt – voda. Keďže ide o iónovú rovnicu, využijeme pravidlo bilancie nábojových čísiel. Na pravej strane rovnice už majú koeficienty všetky ióny; súčet nábojových čísiel na pravej strane rovnice je 1 · 2 + 5 · 3 + 1 · 0 = 17. Na ľavej strane rovnice máme mať tiež súčet nábojových čísiel 17, zatiaľ tam však máme (okrem H₃O⁺): 1 · (–1) + 5 · 2 = 9. Tento súčet potrebujeme zvýšiť o 8, preto koeficient pred H₃O⁺ bude 8:

MnO₄^– + 5Fe²⁺ + 8H₃O⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + H₂O

(Na výpočet stechiometrického koeficienta pre H₃O⁺ sme mohli využiť pravidlo bilancie nábojových čísiel aj vo forme rovnice, v ktorej koeficient pre H₂O označíme y a koeficient pre H₃O⁺ označíme x. Platí: 1 · (–1) + 5 · 2 + x · 1 = 1 · 2 + 5 · 3 + y · 0. Z rovnice vyplýva, že x = 8.)

Na ľavej strane rovnice máme 8 · 3 = 24 atómov vodíka, preto pred H₂O na pravej strane rovnice musíme dať koeficient 12:

MnO₄^– + 5Fe²⁺ + 8H₃O⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 12H₂O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (12 = 12). Keďže získané stechiometrické koeficienty (1, 5, 8 = 1, 5, 12) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

7. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov medi a dusíka:

Cu⁰ + H^IN^VO^–II₃ → Cu^II(N^VO^–II₃)₂ + N^IVO^–II₂ + H^I₂O^–II

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Cu⁰ – 2e^– → Cu^II (oxidácia)

N^V + e^– → N^IV (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, druhú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi a obe čiastkové chemické rovnice sčítame:

Cu⁰ – 2e^– → Cu^II

2N^V + 2e^– → 2N^IV

Cu⁰ – 2e^– + 2N^V + 2e^– → Cu^II +2N^IV

a po úprave získame SRR:

Cu⁰ + 2N^V → Cu^II +2N^IV

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Na oboch stranách rovnice máme mať jeden atóm medi, teda koeficient pred Cu a Cu(NO₃)₂ bude 1. Na pravej strane rovnice máme mať dva atómy dusíka s oxidačným číslom IV, preto pred NO₂ dáme koeficient 2:

Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O

Na ľavej strane rovnice máme mať dva atómy dusíka s oxidačným číslom V, ale pred HNO₃ nemôžeme dať koeficient 2, pretože nie všetky atómy dusíka sa zúčastnili na redoxnom procese. Na pravej strane rovnice máme totiž aj atómy dusíka s nezmeneným oxidačným číslom – v Cu(NO₃)₂. Preto pred HNO₃ musíme dať stechiometrický koeficient, ktorý bude väčší ako ten, ktorý vyplynul z riešenia čiastkových chemických reakcií. Tento koeficient musí zohľadňovať aj redoxný proces aj neredoxný proces. Pred Cu(NO₃)₂ už máme koeficient 1, z toho vyplýva, že sú v ňom viazané dva atómy dusíka s oxidačným číslom V. Teda pred HNO₃ dáme koeficient 4: dva atómy dusíka sa zúčastnili na redoxnom procese, dva nezmenili oxidačné číslo:

Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O

Poslednou látkou bez stechiometrického koeficienta je voda. Na ľavej strane rovnice máme 4 atómy vodíka, preto pred H₂O dáme koeficient 2:

Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (12 = 12). Keďže získané stechiometrické koeficienty (1, 4 = 1, 2, 2) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

8. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

KMnO₄ + HBr → Br₂ + MnBr₂ + KBr + H₂O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov mangánu a brómu:

K^IMn^VIIO^–II₄ + H^IBr^–I → Br⁰₂ + Mn^IIBr^–I₂ + K^IBr^–I + H₂O^–II

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Br^–I – 1e^– → Br⁰ (oxidácia)

Mn^VII + 5e^– → Mn^II (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme piatimi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

5Br^–I – 5e^– → 5Br⁰

Mn^VII + 5e^– → Mn^II

5Br^–I – 5e^– + Mn^VII + 5e^–= 5Br⁰ + Mn^II

a po úprave získame SRR:

5Br^–I + Mn^VII → 5Br⁰ + Mn^II

Na pravej strane rovnice máme mať podľa SRR päť atómov brómu s oxidačným číslom 0. Ten je však tvorený dvojatómovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by mal zlomkovú hodnotu. Preto SRR vynásobíme číslom 2:

10Br^–I + 2Mn^VII → 10Br⁰ + 2Mn^II

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Na oboch stranách rovnice máme mať po dva atómy mangánu, teda koeficient pred KMnO₄ a MnBr₂ bude 2:

2KMnO₄ + HBr → Br₂ + 2MnBr₂ + KBr + H₂O

Zároveň na ľavej strane máme mať desať atómov brómu s oxidačným číslom –I, ale pred HBr nemôžeme dať koeficient 10. Na pravej strane rovnice sa totiž vyskytujú aj atómy brómu s nezmeneným oxidačným číslom –I. Teda koeficient pred HBr musí byť väčší ako 10. Na pravej strane rovnice máme mať 10 atómov brómu s oxidačným číslom 0, preto pred Br₂ dáme koeficient 5:

2KMnO₄ + HBr → 5Br₂ + 2MnBr₂ + KBr + H₂O

Na ľavej strane rovnice máme dva atómy draslíka, preto pred KBr dáme koeficient 2:

2KMnO₄ + HBr → 5Br₂ + 2MnBr₂ + 2KBr + H₂O

Keďže na pravej strane rovnice už máme koeficienty pred všetkými látkami obsahujúcimi bróm, zistíme že na pravej strane je 16 atómov brómu, preto pred HBr dáme koeficient 16:

2KMnO₄ + 16HBr → 5Br₂ + 2MnBr₂ + 2KBr + H₂O

Koeficient 16 pred KBr zároveň znamená, že 10 atómov brómu sa zúčastnilo na redoxnej reakcii a zvyšných šesť zostalo nezmenených. Na ľavej strane rovnice máme tiež 16 atómov vodíka, preto na pravej strane rovnice dáme pred H₂O koeficient 8:

2KMnO₄ + 16HBr → 5Br₂ + 2MnBr₂ + 2KBr + 8H₂O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (8 = 8). Keďže získané stechiometrické koeficienty (2, 16 = 5, 2, 2, 8) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

9. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

ReF₆ + H₂O → HReO₄ + ReO₂ + HF

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa mení len oxidačné číslo atómu rénia:

Re^VIF^–I₆ + H^I₂O^–II → H^IRe^VIIO^–II₄ + Re^IVO^–II₂ + H^IF^–I

Ide o disproporcionačnú rovnicu. Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Re^VI – 1e^–→ Re^VII (oxidácia)

Re^VI + 2e^– → Re^IV (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

2Re^VI – 2e^– → 2Re^VII

Re^VI + 2e^– → Re^IV

2Re^VI – 2e^– + Re^VI + 2e^– = 2Re^VII + Re^IV

Po úprave získame SRR:

3Re^VI → 2Re^VII + Re^IV

Zo SRR vyplýva, že na ľavej strane rovnice máme mať tri atómy rénia s oxidačným číslom VI a na pravej strane rovnice dva atómy rénia s oxidačným číslom VII a jeden atóm s oxidačným číslom IV. Do redoxnej rovnice doplníme stechiometrické koeficienty:

3ReF₆ + H₂O → 2HReO₄ + ReO₂ + HF

Na ľavej strane rovnice mám 18 atómov fluóru, preto pred HF dáme koeficient 18:

3ReF₆ + H₂O → 2HReO₄ + ReO₂ + 18HF

Jedinou látkou bez stechiometrického koeficienta je voda. Na pravej strane máme 2 + 18 = 20 atómov vodíka, preto pred H₂O dáme koeficient 10:

3ReF₆ + 10H₂O → 2HReO₄ + ReO₂ + 18HF

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (10 = 10). Keďže získané stechiometrické koeficienty (3, 10 = 2, 1, 18) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

10.Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

MnO₄^2– + H₃O⁺ → MnO₄^– + MnO₂ + H₂O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa mení len oxidačné číslo atómu mangánu:

(Mn^VIO^–II₄)^2– + (H^I₃O^–II)⁺ → (Mn^VIIO^–II₄)^– + Mn^IVO^–II₂ + H^I₂O^–II

Ide o disproporcionačnú rovnicu. Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Mn^VI – 1e^– → Mn^VII (oxidácia)

Mn^VI + 2e^– → Mn^IV (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

2Mn^VI – 2e^– → 2Mn^VII

Mn^VI + 2e^– → Mn^IV

2Mn^VI – 2e^– + Mn^VI + 2e^– → 2Mn^VII + Mn^IV

a po úprave získame SRR:

3Mn^VI → 2Mn^VII + Mn^IV

Zo SRR vyplýva, že na ľavej strane rovnice máme mať tri atómy mangánu s oxidačným číslom VI a na pravej strane rovnice dva atómy mangánu s oxidačným číslom VII a jeden atóm s oxidačným číslom IV. Do redoxnej rovnice doplníme stechiometrické koeficienty:

3MnO₄^2– + H₃O⁺ → 2MnO₄^– + MnO₂ + H₂O

Zostávajú nám dve látky v rovnici, ktoré nemajú koeficienty: reaktant – oxóniový katión a produkt – voda. Keďže ide o iónovú rovnicu, využijeme pravidlo bilancie nábojových čísiel. Na pravej strane rovnice už má jediný ión koeficient, preto môžeme vypočítať súčet nábojových čísiel: 2 · (–1) + 1 · 0 + 1 · 0 = –2. Na ľavej strane rovnice máme mať tiež súčet nábojových čísiel –2, zatiaľ tam však máme (okrem H₃O⁺): 3 · (–2) = –6. Tento súčet potrebujeme zvýšiť o 4, preto koeficient pred H₃O⁺ bude 4:

3MnO₄^2– + 4H₃O⁺ → 2MnO₄^– + MnO₂ + H₂O

Na ľavej strane máme 12 atómov vodíka, preto pred H₂O dáme koeficient 6:

3MnO₄^2– + 4H₃O⁺ → 2MnO₄^– + MnO₂ + 6H₂O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (16 = 16). Keďže získané stechiometrické koeficienty (3, 4 = 2, 1, 6) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

11. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

NO₂ + NO + NaOH → NaNO₂ + H₂O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa mení len oxidačné číslo atómu dusíka; jeho symboly podčiarkneme:

N^IVO^–II₂ + N^IIO^–II + Na^IO^–IIH^I → Na^IN^IIIO^–II₂ + H^I₂O^–II

Ide o symproporcionačnú rovnicu. Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

N^II – 1e^– → N^III (oxidácia)

N^IV + 1e^– → N^III (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov je už rovnaký, čiastkové chemické rovnice sčítame:

N^II – 1e^– → N^III

N^IV + 1e^– → N^III

N^II – 1e^– + N^IV + 1e^– →N^III + N^III

a po úprave získame SRR:

N^II + N^IV → 2N^III

Zo SRR vyplýva, že na pravej strane rovnice máme mať dva atómy dusíka s oxidačným číslom III a na ľavej strane rovnice po jednom atóme dusíka s oxidačným číslom II, resp. IV. Do redoxnej rovnice doplníme stechiometrické koeficienty:

NO₂ + NO + NaOH → 2NaNO₂ + H₂O

Na pravej strane rovnice máme dva atómy sodíka, preto pred NaOH dáme koeficient 2:

NO₂ + NO + 2NaOH → 2NaNO₂ + H₂O

Jedinou látkou bez stechiometrického koeficienta je voda. Na ľavej strane máme 2 atómy vodíka, preto pred H₂O musí byť koeficient 1:

NO₂ + NO + 2NaOH → 2NaNO₂ + H₂O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (5 = 5). Keďže získané stechiometrické koeficienty (1, 1, 2 = 2, 1) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

12. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici:

I^– + IO₃^– + H₃O⁺ → I₂ + H₂O

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa mení len oxidačné číslo atómov jódu; jeho symboly podčiarkneme:

(I^–I)^– + (I^VO^–II₃)^– + (H^I₃O^–II)⁺ → I⁰₂ + H^I₂O^–II

Ide o symproporcionačnú rovnicu. Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

I^–I – 1e^– → I⁰ (oxidácia)

I^V + 5e^– → I⁰ (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme piatimi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

5I^–I – 5e^– → 5I⁰

I^V + 5e^– → I⁰

5I^–I – 5e^– + I^V + 5e^– → 5I⁰ + I⁰

a po úprave získame SRR:

5I^–I + I^V → 6I⁰

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Zo SRR vyplýva, že na ľavej strane rovnice máme mať päť atómov jódu s oxidačným číslom –I, preto pred I^– dáme koeficient 5. Zároveň má byť na ľavej strane jeden atóm jódu s oxidačným číslom V, preto pred IO₃^– bude koeficient 1. Na pravej strane rovnice má byť šesť atómov jódu s oxidačným číslom 0, preto pred I₂ dáme koeficient 3:

5I^– + IO₃^– + H₃O⁺ → 3I₂ + H₂O

Zostávajú nám dve látky v rovnici, ktoré nemajú koeficienty: reaktant – oxóniový katión a produkt – voda. Keďže ide o iónovú rovnicu, využijeme pravidlo bilancie nábojových čísiel. Na pravej strane rovnice nemáme žiadne ióny, teda súčet nábojových čísiel látok na pravej strane rovnice je nulový. Také isté číslo musí byť aj na ľavej strane rovnice. Zatiaľ tam však máme (okrem H₃O⁺): 5 · (–1) + 1 · (–1) = –6. Tento súčet potrebujeme zvýšiť o 6, preto koeficient pred H₃O⁺ bude 6:

5I^– + IO₃^– + 6H₃O⁺ → 3I₂ + H₂O

Na ľavej strane máme 18 atómov vodíka, preto pred H₂O dáme koeficient 9:

5I^– + IO₃^– + 6H₃O⁺ → 3I₂ + 9H₂O

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (9 = 9). Keďže získané stechiometrické koeficienty (5, 1, 6 = 3, 9) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

13. Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici (Náročnejší príklad pre chemickú olympiádu):

FeS₂ + O₂→ Fe₂O₃ + SO₂

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla všetkých atómov: atómu železa, síry aj kyslíka:

Fe^IIS^–I₂ + O⁰₂ → Fe^III₂O^–II₃ + S^IVO^–II₂

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Fe^II – 1e^– → Fe^III (oxidácia)

S^–I – 5e^– → S^IV (oxidácia)

O⁰ + 2e^– → O^–II (redukcia)

Keďže železo a síra sa na ľavej strane nachádzajú v tej istej zlúčenine, ich vzájomný pomer vyplývajúci zo stechiometrických indexov musí byť zachovaný. Preto prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme jednotkou, druhú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvojkou a spočítame ich:

Fe^II – 1e^– → Fe^III

2S^–I – 10e^– → 2S^IV

Fe^II – 1e^– + 2S^–I – 10e^– → Fe^III + 2S^IV

Po úprave dostaneme zloženú čiastkovú chemickú rovnicu:

Fe^II + 2S^–I – 11e^– → Fe^III + 2S^IV

Zloženú čiastkovú chemickú rovnicu teraz budeme upravovať spoločne s čiastkovou chemickou reakciou týkajúcou sa kyslíka:

Fe^II + 2S^–I – 11e^– → Fe^III + 2S^IV

O⁰ + 2e^– →O^–II

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi, druhú vynásobíme jedenástimi a spočítame ich:

2Fe^II + 4S^–I – 22e^– → 2Fe^III + 4S^IV

11O⁰ + 22e^– → 11O^–II

2Fe^II + 4S^–I – 22e^– + 11O⁰ + 22e^– → 2Fe^III + 4S^IV + 11O^–II

Po úprave získame SRR:

2Fe^II + 4S^–I + 11O⁰ → 2Fe^III + 4S^IV + 11O^–II

Na ľavej strane rovnice máme mať podľa SRR jedenásť atómov kyslíka s oxidačným číslom 0. Ten je však tvorený dvojatómovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by mal zlomkovú hodnotu. Preto SRR vynásobíme číslom 2:

4Fe^II + 8S^–I + 22O⁰ → 4Fe^III + 8S^IV + 22O^–II

Na ľavej strane máme mať 4 atómy železa a osem atómov síry, preto pred FeS₂ dáme koeficient 4. Zároveň máme mať na ľavej strane 22 atómov kyslíka, preto pred O₂ dáme koeficient 11:

4FeS₂ + 11O₂ → Fe₂O₃ + SO₂

Na pravej strane rovnice musia byť tiež štyri atómy železa a osem atómov síry, preto pred Fe₂O₃ dáme koeficient 2 a pred SO₂ dáme koeficient 8:

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (22 = 22). Keďže získané stechiometrické koeficienty (4, 11 = 2, 8) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

14.Zistite stechiometrické koeficienty v nasledujúcej chemickej rovnici (Náročnejší príklad pre chemickú olympiádu):

Au + KCN + O₂ + H₂O → K[Au(CN)₂] + KOH

Riešenie:

Vypočítame oxidačné čísla všetkých atómov. Keďže kyanidový anión zostáva počas reakcie v podstate nezmenený (len sa koordinuje), nemusíme určovať oxidačné čísla atómu uhlíka a dusíka, ale stačí uvažovať len o nábojovom čísle celého aniónu CN^–. Zistíme, že sa menia oxidačné čísla atómov zlata a kyslíka.

Au⁰ + K^ICN^– + O⁰₂ + H^I₂O^–II → K^I[Au^I(CN^–)₂] + K^IO^–IIH^I

Napíšeme čiastkové chemické rovnice oxidácie a redukcie:

Au⁰ – 1e^– → Au^I (oxidácia)

O⁰ + 2e^– → O^–II (redukcia)

Keďže počet prijatých a odovzdaných elektrónov musí byť rovnaký, prvú čiastkovú chemickú rovnicu vynásobíme dvomi a čiastkové chemické rovnice sčítame:

2Au⁰ – 2e^– → 2Au^I

O⁰ + 2e^– → O^–II

2Au⁰ – 2e^– + O⁰ + 2e^– → 2Au^I + O^–II

a po úprave získame SRR:

2Au⁰ + O⁰ → 2Au^I + O^–II

Na ľavej strane rovnice máme mať podľa SRR dva atómy kyslíka s oxidačným číslom 0. Ten je však tvorený dvojatómovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by mal zlomkovú hodnotu. Preto SRR vynásobíme číslom 2:

4Au⁰ + 2O⁰ → 4Au^I + 2O^–II

Číselné hodnoty, ktoré sme dostali, nie sú stechiometrickými koeficientmi, ale vyjadrujú počty atómov, ktoré musia byť na ľavej a pravej strane chemickej rovnice. Na oboch stranách rovnice máme mať po štyri atómy zlata, teda koeficient pred Au a K[Au(CN)₂] bude 4.

4Au + KCN + O₂ + H₂O → 4K[Au(CN)₂] + KOH

Zároveň na ľavej strane máme mať dva atómy kyslíka s oxidačným číslom 0, čo je už zabezpečené koeficientom 1 pred O₂. Na pravej strane rovnice nemôžeme dať koeficient 2 pred KOH, pretože obsahuje nie len tie atómy kyslíka, ktoré sa zúčastnili na redoxnej reakcii, ale aj tie, ktoré ako reaktant obsahovala voda. Keďže na pravej strane rovnice máme osem kyanidových aniónov, pred KCN dáme koeficient 8:

4Au + 8KCN + O₂ + H₂O → 4K[Au(CN)₂] + KOH

Na ľavej strane rovnice máme osem atómov draslíka, na pravej strane sú štyri atómy draslíka viazané v K[Au(CN)₂], preto pred KOH dáme koeficient 4:

4Au + 8KCN + O₂ + H₂O → 4K[Au(CN)₂] + 4KOH

Poslednou látkou bez stechiometrického koeficienta je voda. Keďže na pravej strane rovnice máme štyri atómy vodíka, pred H₂O dáme koeficient 2:

4Au + 8KCN + O₂ + 2H₂O → 4K[Au(CN)₂] + 4KOH

Týmto postupom získali stechiometrické koeficienty všetky látky v chemickej rovnici. Riešenie ešte overíme spočítaním atómov kyslíka na oboch stranách rovnice (4 = 4). Keďže získané stechiometrické koeficienty (4, 8, 1, 2 = 4, 4) už okrem čísla 1 nemajú žiadneho spoločného deliteľa, vyčísľovanie chemickej rovnice je ukončené.

Chemistry

Redox equations

Adblock detected