Третья заметка из серии. С предыдущими двумя можно ознакомится по ссылкам:
1) Типовая задача с использованием метода полуреакций
2) Пример нестандартного использования метода полуреакций
Про недомолвки первого типа
Умолчания в контексте этой серии интернет-публикаций будут рассмотрены в двух аспектах.
Первый и довольно очевидный: не каждый учитель школьникам про метод полуреакций вообще рассказывает и мне здесь, разумеется, повезло (спасибо вам, Ирина Викторовна!) – на первом курсе я с удивлением узнал, что многие мои однокашники про такое даже не слыхали. Вообще, к данному методу я испытываю бóльшую симпатию, чем к электронному балансу, и связано это с моим первым участием на районной олимпиаде в 9-м классе.
В качестве одного из заданий там было предложено расставить коэффициенты в уравнении окислительно-восстановительной реакции, но, как стало известно потом, один из продуктов в ней организаторы забыли указать. Это привело к тому, что порядка двадцати человек сидели и корпели над этой задачкой, тщетно пытаясь с помощью диаграммы, описывающей обмен электронами между элементами, согласовать количества атомов в обеих частях уравнения. Уже не помню, как и почему мне пришла в голову идея взять и приписать в качестве продукта реакции гидроксид калия, но после этого произошло чудо – уравнение таки уравнялось! Утро следующего дня запомнилось сияющим от искренней радости лицом учительницы, поздравляющей меня с победой – занятым первым местом. Также выяснилось, что я оказался единственным, кто вообще с тем заданием справился.
Сама олимпиада проводилась в декабре, а после новогодних каникул учительница посвятила отдельный урок разбору «полуреакций». И хотя он был подан как альтернативный электронному балансу способ подбора коэффициентов, я, помня произошедшее на районном состязании, не смог не обратить внимание на главное преимущество новоизученного метода – в нём вполне достаточно лишь понимать, во что переходят окислитель и восстановитель, конкретные же вещества в конечном уравнении получаются «сами собой», если, разумеется, сначала правильно соотнести количества отдаваемых и принимаемых электронов, а затем – исключить избыточные и аккуратно добавить недостающие для «сборки молекул» частицы.
При использовании метода электронного баланса наоборот – нужно чётко знать все вступающие в реакцию вещества и образующиеся конечные продукты, иначе придётся безрезультатно мучиться, как я и другие мои невольные собратья по несчастью в конце 1996 г. За давностью лет я напрочь забыл, что там была за реакция (помню только «марганцовку» в качестве окислителя) и в связи с этим покажу другой пример: окисление фосфора «азоткой» с образованием ортофосфорной кислоты и оксида азота (II). Казалось бы, реакция должна быть такой:
HNO₃ + P = NO + H₃PO₄ ,
но чёрта с два вы её уравняете электронным балансом, пока не догадаетесь ввести воду в качестве дополнительного реагента! А вот при использовании метода полуреакций H₂O появляется автоматически:
Мне, конечно, доводилось видеть задания на электронный баланс выглядящие примерно как
A + B → ... ,
то есть предполагающие предварительные рассуждения и составление перечня всех веществ, которые должны фигурировать в реакции, но, как показывает практика, даже интересующимся химией школьникам такое даётся нелегко. Думается, что именно по этой причине традиционной формулировкой задач обсуждаемого типа является обязательное предварительное указание всех реагентов и продуктов.
Весьма своеобразной особенностью метода полуреакций является (страшно сказать такое для окислительно-восстановительного процесса!) необязательность высчитывания степени окисления у некоторых элементов в составе указанных в уравнении веществ. Вот, в задании Х‑21 разбиралась реакция
Na₂S₂O₃ + K₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O
Если сперва заметить, что хром здесь восстанавливается – меняет степень окисления с +6 (в K₂CrO₄) до +3 (в Cr₂(SO₄)₃), то на роль окисляющегося вещества будет подходить только тиосульфат натрия, в водном растворе диссоциирующий на Na⁺ и S₂O₃²⁻. Полуреакция с участием восстановителя в данном случае запишется как
S₂O₃²⁻ + 5H₂O – 8e⁻ = 2SO₄²⁻ + 10H⁺
Ну и какая тогда разница, чему равна степень окисления у серы в тиосульфат-ионе?
См. далее:
4) Про недомолвки второго типа
