バランス酸化還元反応例問題

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レドックス反応のバランスをとるとき、成分の反応物と生成物の通常のモル比に加えて、全体的な電子電荷のバランスをとる必要があります。この問題例は、半反応法を使用して溶液中の酸化還元反応のバランスをとる方法を示しています。

質問

酸性溶液で次の酸化還元反応のバランスをとります。

Cu(s) + HNO₃(aq) → Cu²⁺(aq) + NO(g)

解決

ステップ 1: 酸化されているものと還元されているものを特定します。

どの原子が還元または酸化されているかを特定するには、 酸化状態 反応の各原子に。

レビュー用:

1. 酸化状態を割り当てる規則
2. 酸化状態の割り当て 問題の例
3. 酸化還元反応の例題

• Cu(s): Cu = 0
• HNO₃: H = +1、N = +5、O = -6
• と²⁺: あり = +2
• NO(g): N = +2、O = -2

Cu は酸化状態 0 から +2 になり、2 つの電子を失いました。この反応により銅が酸化される。
N は酸化状態 +5 から +2 になり、3 つの電子を獲得します。この反応で窒素が還元されます。

ステップ 2: 反応を酸化と還元の 2 つの半反応に分けます。

酸化：Cu→Cu²⁺

リダクション：HNO₃→しない

ステップ 3: 化学量論と電荷の両方によって各半反応のバランスをとります。

これは、反応に物質を追加することによって達成されます。唯一のルールは、追加できる唯一の物質がすでに溶液に含まれている必要があるということです。これらには水が含まれます (H₂おー⁺イオン（ 酸性溶液中 ）、 おー^-イオン（ 基本的なソリューションで ) と電子。

酸化半反応から始めます。

半反応はすでに原子的にバランスが取れています。電子的にバランスをとるには、製品側に 2 つの電子を追加する必要があります。

あり → あり²⁺+ 2 および^-

次に、還元反応のバランスをとります。

この反応には、さらに多くの作業が必要です。最初のステップは、すべての原子のバランスを取ることです 酸素と水素を除く。

HNO₃→しない

両側に窒素原子が1つしかないため、窒素はすでにバランスが取れています.

2 番目のステップは、酸素原子のバランスを取ることです。これは、より多くの酸素を必要とする側に水を追加することによって行われます.この場合、反応物側には 3 つの酸素があり、生成物側には 1 つの酸素しかありません。 2つ追加 水分子 製品側へ。

HNO₃→ NO + 2H₂〇

3番目のステップは、水素原子のバランスを取ることです。これは、H を追加することによって達成されます。⁺より多くの水素を必要とする側にイオン。の 反応物側 製品側には水素原子が1つあるのに対し、製品側には水素原子が4つあります。 3H追加⁺イオンを反応物側に。

HNO₃+ 3H⁺→ NO + 2H₂〇

この方程式は原子的には均衡していますが、電気的には均衡していません。最後のステップは、反応のより正側に電子を追加して電荷のバランスを取ることです。 1 つの反応物側では、全体の電荷は +3 ですが、生成物側は中性です。 +3 電荷を打ち消すには、反応物側に 3 つの電子を追加します。

HNO₃+ 3H⁺+ 3 と^-→ NO + 2H₂〇

これで、還元半方程式のバランスが取れました。

ステップ 4: 電子移動を均等化します。

の 酸化還元反応 、得られる電子の数は、失われる電子の数と等しくなければなりません。これを達成するために、各反応は同じ数の電子を含むように整数で乗算されます。

酸化半反応には2つの電子があり、還元半反応には3つの電子があります。それらの間の最小公分母は6個の電子です。酸化半反応に 3 を掛け、還元半反応に 2 を掛けます。

3Cu→3Cu²⁺+ 6 と^-
2 HNO₃+ 6H⁺+ 6 と^-→2NO+4H₂〇

ステップ 5: 半反応を再結合します。

これは、2 つの反応を一緒に追加することによって実現されます。それらが追加されたら、反応の両側に現れるものをすべてキャンセルします。

3Cu→3Cu²⁺+ 6 と^-
+ 2 HNO₃+ 6H⁺+ 6 と^-→2NO+4H₂〇

3 Cu + 2 HNO₃+6H⁺+ 6 と^-→ 3Cu²⁺+ 2NO + 4H₂+6と^-

両側に6つあります 電子 キャンセルできること。

3 Cu + 2 HNO₃+ 6H⁺→ 3Cu²⁺+ 2NO + 4H₂〇

完全な酸化還元反応のバランスが取れました。

答え

3 Cu + 2 HNO₃+ 6H⁺→ 3Cu²⁺+ 2NO + 4H₂〇

要約する：

1. 反応の酸化および還元成分を特定します。
2. 反応を酸化半反応と還元半反応に分けます。
3. 原子的および電子的に各半反応のバランスをとります。
4. 酸化と還元の半等式間の電子移動を均等化します。
5. 完全な酸化還元反応を形成する半反応を再結合します。