Еще один метод расстановки коэффициентов.

Рассмотрим метод подстрочного электронного баланса. Основы этого мето­да описаны в учебнике Б. В. Некрасова «Общая химия», по кото­рому учились многие поколения химиков. Этот способ и сейчас используют преподаватели кафедры неорганической химии Белорусского Го­сударственного Университета в учебном процессе.

В этом способе используется принцип сравнения степеней окисления атомов в исходных и конечных веществах, с по­следующим составлением электронного баланса, согласно которому общее число электронов, отданных восстановителем, должно равняться общему числу электро­нов, принятых окислителем. Но для подбо­ра коэффициентов в этом способе не надо составлять громоздких столбиков из схем перемещения электронов и находить наи­меньшее общее кратное.

Пусть нам необходимо расставить ко­эффициенты в уравнении реакции взаи­модействия фосфора с азотной кислотой, которое можно описать схемой: Р + HNO₃ + Н₃РO₄ + NO₂ + Н₂O.

1) Вначале над символами элементов рас­ставим степени окисления и подчеркнем символы элементов, изменивших степени окисления:

+ H О₃ → Н₃ О₄ + О₂ + Н₂О.

2) С левой стороны, или, если это надо, с правой, под выделенными элемента­ми подпишем - на сколько элементар­ных зарядов изменились степени окис­ления атомов. Для этого от исходной степени окисления отнимем её конечное значение:

+ H О₃ → Н₃ О₄ + О₂ + Н₂О.

(0-5)= -5е (5-4)=+1е

Из записи становится видно, что атом фосфора отдал пять электронов, а атом азота принял один электрон. Это сразу указывает на то, что фосфор окисляется, а азот восстанавливается.

3) Поскольку число отданных восстано­вителем электронов должно быть равно числу электронов, присоединенных окис­лителем, то на каждый окисленный атом фосфора должно приходиться 5 восста­новленных атомов азота. Поэтому перед формулой фосфора ставим коэффициент 1 (его не записывают), а перед формулой азотной кислоты - 5:

+ 5H О₃ → Н₃ О₄ + О₂ + Н₂О.

(0-5)(5-4)

-5е +1е

4) Проверяем число атомов каждого эле­мента, изменившего степень окисления, в обеих частях уравнения и расставляем соответствующие коэффициенты (пока без учета водорода и кислорода):

+ 5H О₃ → Н₃ О₄ + О₂ + Н₂О.

(0-5) (5-4)

-5е +1е

Затем проверяем число атомов водорода и, если надо, ставим коэффициент перед, формулой молекулы воды.

5) Заканчиваем расстановку коэффициентов проверкой числа атомов кислорода и, убедившись, что число атомов слева и справа одинаково, ставим знак равенства

+ 5H О₃ = Н₃ О₄ + О₂ + Н₂О.

(0-5) (5-4)

-5е +1е

Как видим, преимущество этого способа в том, что он сразу позволяет определить окислитель и восстановитель и число от­данных и присоединенных атомами элек­тронов.

Рассмотрим ранее приведенный пример реакции между перманганатом калия и соляной кислотой:

KMnO₄ + HCl (конц.) → MnCl₂ + Cl₂ + KCl + H₂O

1) На первой стадии будем рассматривать только ту часть НСl, которая участвует в окислительно-восстановительном про­цессе (она выделена):

K O₄ +H (конц.) → Cl₂ + + KCl + H₂O

(7-2)(-1-0)

+5е -1е

2) Расставим коэффициенты у формул ве­ществ с изменившими степени окисления атомами:

1K O₄ +5H (конц.) → Cl₂ + + KCl + H₂O

(7-2)(-1-0)

+5е -1е

3) Чтобы уйти от дробных коэффициентов, умножим обе части уравнения на 2:

2K O₄ +10H (конц.) → Cl₂ + + 2KCl + H₂O

4) Подсчитаем, сколько НСl пошло на связывание катионов, и добавим в урав­нение:

2K O₄ +10H (конц.) + 6 HCl→ Cl₂ + + 2KCl + H₂O

5) Уравняем число атомов водорода и про­верим по кислороду. Уравнение составлено:

2K O₄ +16H (конц.) → Cl₂ + + 2KCl + 8H₂O

Затем обучающиеся выполняют тренировочные упражнения по подбору коэффициентов в уравнениях реакций.