Методология расстановки коэффициентов в сложных ОВР

[pihkal]

Алоха, алхимики. Унылейшая вычислительная математика не моя стезя, но надо ломать себя.

Поэтому хочу научиться уравнивать электрончики.

Простые случаи ОВР в целом понятны (хотя даже по ним методического материала исключительно мало).

 

А вот что делать с подобным? Как это записывать и представлять? На ум ничего не приходит, кроме системы уравнений, решаемых матрично, долго и муторно.

 

 

 

Моя запись, скорее всего, ошибочна, но мне слишком лень представлять, что я могу делать не так.

1.  Fe + Fe(NO3)3 + Na2CO3 = Na2FeO4 + NaNO2 + CO2

Fe⁰ -> Fe⁺⁶

2Fe⁺³ ->2Fe⁺⁶       (в левой части два железа, в правой одно, куда впиндюрить двойку в ОВР железа и почему?)

        ^-6e

2N⁺⁵ -> 2N⁺³

         ^+2e

2. Fe3O4 + Fe(NO3)3 + K2CO3 = K2FeO4 + KNO2 + CO2

Fe⁺² -> Fe⁺⁶

5Fe⁺³ -> 5Fe⁺⁶       (???)

       -19e

3N⁺⁵ -> 3N⁺³

       ^+6e

 

Изменено 26 Мая, 2022 в 10:00 пользователем pihkal

[Вольный Сяншен]

У Вас окислитель один - нитрат. С одним из восстановителей (Fe III) он связан стехиометрически, значит сначала рассмотрим ОВР внутри одной молекуле Fe(NO3)3: три азота, восстановившись получат 6е, железо отдаст 3е. Теперь возьмём вторую ОВР, где в качестве окислителя будет не отдельный азот, а молекула Fe(NO3)3 в целом, которая получает извне 3е. Восстановитель Fe отдаёт 6е, значит получаем перед Fe коэффициент 1, перед Fe(NO3)3 соответственно 2. дальше просто. Также и во второй реакции, Fe3O4 рассматриваем как единый восстановитель, отдающий 10е.

[Nemo_78]

   Лучше, пожалуй, и не сформулируешь.

Во всяком случае, я бы не рискнул.

[yatcheh]

Есть ОВР, которые в принципе не уравниваются, или, точнее - предполагают бесконечное количество вариантов уравнивания. 

Это к вопросу формализации расчётов. Надо заранее закладываться на точность до некоторого произвольного коэффициента.

[Вольный Сяншен]

26.05.2022 в 00:09, yatcheh сказал:

Есть ОВР, которые в принципе не уравниваются, или, точнее - предполагают бесконечное количество вариантов уравнивания. 

Это к вопросу формализации расчётов. Надо заранее закладываться на точность до некоторого произвольного коэффициента.

Это если идёт несколько конкурирующих процессов. Т.к. их удельные веса непостоянны, то и результат непредсказуем. Тогда и нет смысла говорить об общем уравнении, есть только отдельные частные уравнения.

Или незавершённые аутокаталитические процессы типа Белоусова-Жаботинского.

[pihkal]

В 26.05.2022 в 14:27, Вольный Сяншен сказал:

У Вас окислитель один - нитрат. С одним из восстановителей (Fe III) он связан стехиометрически, значит сначала рассмотрим ОВР внутри одной молекуле Fe(NO3)3: три азота, восстановившись получат 6е, железо отдаст 3е. Теперь возьмём вторую ОВР, где в качестве окислителя будет не отдельный азот, а молекула Fe(NO3)3 в целом, которая получает извне 3е. Восстановитель Fe отдаёт 6е, значит получаем перед Fe коэффициент 1, перед Fe(NO3)3 соответственно 2. дальше просто. Также и во второй реакции, Fe3O4 рассматриваем как единый восстановитель, отдающий 10е.

Сенсей, ваше кунг-фу круче моего.

Спасибо за сеанс чёртовой магии. Я хочу у вас учиться.

 

 

Fe + Fe(NO3)3 + Na2CO3 = Na2FeO4 + NaNO2 + CO2

 

сначала рассмотрим ОВР внутри одной молекуле Fe(NO3)3

1. Fe(NO3)3

Цитата

три азота, восстановившись получат 6е, железо отдаст 3е

3N+5 -> 3N+3 +6e

Fe+3 -> Fe+6 -3e

Fe + Fe(NO3)3 + Na2CO3 = Na2FeO4 + 3NaNO2 + CO2

 

2. 

Цитата

Теперь возьмём вторую ОВР, где в качестве окислителя будет не отдельный азот, а молекула Fe(NO3)3 в целом

Как себе представить, что целый Fe(NO3)3 окислитель? Ведь он состоит, как и из железа, отдающего электроны (восстановителя),так и из азота принимающего (окислителя). Он окислитель (не только номинально, как все нитраты), потому что число полученных электронов азотом больше, чем число отданных железом?

Fe(NO3)3 -> ??? +3e (откуда эти три электрона?)

Fe0 -> Fe+6 -6e

 

 

Верно ли я понимаю, что каждое железо надо отдельно рассматривать в паре ОВР с азотом, как:

3N+5 -> 3N+3 +6e окислитель   

 

Fe0 -> Fe+6   -6e            восстановитель               1

Fe+3 -> Fe+6 -3e            восстановитель              2

Fe + 2Fe(NO3)3 + Na2CO3 = Na2FeO4 + 3NaNO2 + CO2

 

Изменено 26 Мая, 2022 в 21:13 пользователем pihkal

[M_GM]

Лучше так:

1|Fe⁺³ -3e -> Fe⁺⁶ восстановитель-1 |  -3  |                    

3|N⁺⁵ +2е -> 3N⁺³ окислитель           |  +6 | +3 | 2

--------------------------------------------|       |

   Fe⁰ -6e -> Fe⁺⁶ восстановитель-2         |  -6  | 1

-----------------------------------------------------

 2Fe⁺³ -6e + 6N⁺⁵ +12е + Fe⁰ -6e = 2Fe⁺⁶+ 6N⁺³+ Fe⁺⁶

2Fe⁺³ + 6N⁺⁵ + Fe⁰ = 3Fe⁺⁶ + 6N⁺³

-------------------------------------------------------

2Fe(NO3)3 + Fe + 12Na2CO3 = 3Na2FeO4 + 6NaNO2 + 12CO2

Здесь

1|Fe⁺³ -3e -> Fe⁺⁶ восстановитель-1 |  -3  |                    

3|N⁺⁵ +2е -> 3N⁺³ окислитель           |  +6 | +3 | 2

коэффициенты 1 и 3 берутся из состава частицы Fe(NO3)3,

числа  +3 | 2 относятся и к железу(+3) и к азоту, т.е. к сумме двух первых уравнений

Изменено 27 Мая, 2022 в 02:19 пользователем M_GM

[Вольный Сяншен]

27.05.2022 в 01:08, pihkal сказал:

Он окислитель, потому что число полученных электронов азотом больше, чем число отданных железом?

Да

27.05.2022 в 01:08, pihkal сказал:

Верно ли я понимаю, что каждое железо надо отдельно рассматривать в паре ОВР с азотом

Не каждое, а то железо (Fe III), что живёт в одной молекуле с азотом, то то считаем с азотом, а отдельное железо (Fe 0) считаем с теми электронами, что остались лишними  из нитрата железа.

Первая ОВР такая:

 Fe⁺³ + 3N⁺⁵ → Fe⁺⁶ + 3N⁺³ +3e - это фактически полуреакция, её можно использовать как половинку баланса для второй ОВР. 

 

Например, для реакции №2 итоговый баланс будет такой:

окислитель {Fe(NO₃)₃}  Fe⁺³ + 3N⁺⁵ → Fe⁺⁶ + 3N⁺³ +3e

восстановитель {Fe₃O₄} Fe⁺² + 2Fe⁺³ → 3Fe⁺⁶  -10e

соответственно коэффициенты 3Fe₃O₄ + 10Fe(NO₃)₃ +...

Изменено 27 Мая, 2022 в 07:26 пользователем Вольный Сяншен

[pihkal]

В 27.05.2022 в 04:59, M_GM сказал:

Лучше так:

1|Fe⁺³ -3e -> Fe⁺⁶ восстановитель-1 |  -3  |                    

3|N⁺⁵ +2е -> 3N⁺³ окислитель           |  +6 | +3 | 2

--------------------------------------------|       |

   Fe⁰ -6e -> Fe⁺⁶ восстановитель-2         |  -6  | 1

-----------------------------------------------------

 2Fe⁺³ -6e + 6N⁺⁵ +12е + Fe⁰ -6e = 2Fe⁺⁶+ 6N⁺³+ Fe⁺⁶

2Fe⁺³ + 6N⁺⁵ + Fe⁰ = 3Fe⁺⁶ + 6N⁺³

-------------------------------------------------------

2Fe(NO3)3 + Fe + 12Na2CO3 = 3Na2FeO4 + 6NaNO2 + 12CO2

Здесь

1|Fe⁺³ -3e -> Fe⁺⁶ восстановитель-1 |  -3  |                    

3|N⁺⁵ +2е -> 3N⁺³ окислитель           |  +6 | +3 | 2

коэффициенты 1 и 3 берутся из состава частицы Fe(NO3)3,

числа  +3 | 2 относятся и к железу(+3) и к азоту, т.е. к сумме двух первых уравнений

Спасибо.