Svår redox reaktion att balansera

Anonym_15 skrev:

Hej, har försökt väldigt länge med att balansera följande redox reaktion: 

 

Jag kan säga så här, jag är redan förvirrad eftersom när jag skriver upp den obalanserade reaktionen på papper ser den ut på följande sätt:

KMnO4 + H2C2O4 → Mn2+ + CO2

Det finns enbart kalium på en sida. Vart ska jag börja? 

 

Tacksam för svar!

Börja med att ta bort åskåderjonen K⁺ från vänstersidan också.

Okej, tack! Appropå åskådarjoner, hur kan jag identifiera dessa i redoxreaktioner? Jag har nämligen stött på sådana reaktioner tidigare där ett visst grundämne bara "försvinner" på H.L och i facit. 

Atomer/joner försvinner aldrig.

Åskådarjoner är sådana som inte ingår i själva reaktionserna, utan "bara står och tittar på" och skulle vara precis likadana både  på höger-  och vänstersidan.

Okej, tack så mycket! Jag stötte även på en annan redox reaktion:

Zn(s) +NO3- = Zn2+ + N2O(g) (I sur lösning).

Jag började med att balansera antalet kväveatomer genom att lägga koefficienten 2 framför nitratjonen. Skillnaden i OT för oxidationen av Zink är +II och skillnaden i OT för kväve är +IV. Jag multiplicerade oxidationsreaktionen med 2. Därför adderade jag 6 H3O+ till vänster led för att balansera laddningen. Till sist balanserade jag med H2O i h.l. Svaret blir inte rätt enligt facit. Vad har jag gjort fel? Vart ska jag börja?

Du skall alltid börja med oxidationstalen. Du borde alltså inte börja med kväveatomerna.

Zn(s) +NO3- = Zn2+ + N2O(g) (I sur lösning).

Zn(s) har OT 0 och efter reaktion +II. 

NO3- där O har OT -II och N har OT +V. 

Därefter?

I N2O har O OT -II och N har OT +I. (Efter reaktion). 

Sedan gjorde jag följande:

Förändring i OT (oxidation) = +II/zink

Förändring i OT (reduktion) = -IV/kväve

Bör jag därefter inte multiplicera zinkatomerna med 2 för att ökning och minskning i oxidationstal skall vara densamma?

Anonym_15 skrev:

Zn(s) +NO3- = Zn2+ + N2O(g) (I sur lösning).

Zn(s) har OT 0 och efter reaktion +II. 

NO3- där O har OT -II och N har OT +V. 

Därefter?

Hur många zink och hur många nitratjoner behövs det för att ökningen i OT skall vara lika stor som minskningen i OT? Zink ökar två steg och kväve minskar fyra steg.

Ökning i OT är +II/Zn. 

Minskning i OT är -IV/N. 

Om man multiplicerar Zink med 2 får man att ökningen i OT blir +IV. Eller?

Ja. Hur ser den "halvbalanserade" reaktionsformeln ut när du har applicerat detta?

2Zn(s) +NO3- = 2Zn2+ + N2O(g) 

Som nästa steg skulle jag balansera syrena. Det kommer att bildas vatten. Vätejonerna, som behövs för att bilda vatten, balanserar vi i nästa steg.

Men enligt oxidationstalsmetoden (som vi måste kunna) skall nästa steg vara att balansera jonladdningen med H3O^+ eller Oh^- (om den sker i bas). 

Hur ska jag göra då?

Då har du en annan variant av oxidationstalsmetoden än den som jag lärde mig. Det går lika bra att börja med jonladdningarna (men jag tycker det är bökigare, eftersom jag har lärt mig göra det på ett annat sätt). Vilken laddning har du på höger respektive vänster sida?

Vid vänster led har jag total jonladdning på -1. Vid höger led är jonladdningen +4. Då borde jag lägga till 5 st. H3O+ till vänster led: 

5H3O⁺ + 2Zn(s) +NO3- = 2Zn2+ + N2O(g) 

Därefter?

Nu ser jag att du har räkat fel på OT för kväve i  N₂O. Vilket OT har kväve där egentligen?

Eftersom OT för syre är -II måste N ha ett OT på +I. 

Ah, då var det jag som såg fel. Det funkade inte när jag försökte balansera formeln, så jag antog att det var detta som var felet.

OK, det var inte det som var fel: Det behövs två N för att kunna göra en N₂O. Ta hänsyn till det när du balanserar N och Zn.

Vänta, vad menar du? 

Ändring i OT för kväve är -IV. Ändring i OT för Zn är +II. Skall jag inte multiplicera zink med 2 då för att få lika ändring i OT på båda sidor?

Det behövs två kväveatomer, d v s två nitratjoner, för att det skall kunna bildas en lustgasmolekyl. Fur många steg oxideras de båda kväveatomerna totalt? Hur många zinkatomer behövs det för att balansera?

Ändringen i OT för kväveatomerna är ju från +V till +I, dvs. -IV?

5H3O⁺ + 2Zn(s) +NO3- = 2Zn2+ + N2O(g)

Borde inte detta då stämma? Jag ändrar koefficienten 2 framför zink då OT förändringen blir lika i båda leden. Därefter adderar jag 5 oxoniumjoner för att balansera laddningen. 

Börja med att balansera zink och kväve, du får det aldrig att stämma annars.

I din formel finns det en kväveatom på vänstersidan och två på högersidan. Det behöver vara två på varje sida, och då behöver du justera antalet zink.

Ja precis, jag lägger en tvåa framför nitratjonen:

Zn(s) +2NO3- = Zn2+ + N2O(g)

Sedan är ju reaktionen balanserad vad gäller zink- och kväveatomer

Hur många steg oxideras reduceras två kväveatomer? Hur många zink motsvarar detta?

OT för kväve innan reaktion är +V och efter reaktion +I. 

Så två kväveatomer reduceras sammanlagt 8 steg. Hur många zinkatomer behäver bli till joner för att balansera detta?

Vänta, hur menar du? Är förändring i OT för kväve -VIII? Dessutom trodde jag att om förändring i OT för NO3- är +4 spelar det ingen roll om det finns 2 NO3- eftersom det ingår ju bara en kväveatom i varje nitrat. 

Det behövs två nitratjoner för att det skall kunna bildas en N₂O-molekyl. Det måste alltså finnas två nitratjoner på reaktantsidan, som reduceras 4 steg vardera, alltså 8 steg totalt.

Jag förstår fortfarande inte. Vi ska kunna balansera enligt följande steg:

Vilket steg är jag i nu?

Du skall göra steg 4. Två kväveatomer reduceras, hur många zink behövs det för att det skall bli balans?

Det är verkligen konstigt. Jag har försökt hela dagen (i alla fall 2 timmar) med just denna redox reaktion och en liknande och lösa dessa med metoden ovan. Jag löste både med halvreaktionsmetoden som du nämnde i början. Det gick bra. 

Men så fort jag försöker lösa dem med oxidationstalsmetoden blir det bara fel. Har du lust och visa hur du skulle lösa denna med OT- metoden, ifall du har lyckats? I värsta fall får jag använda halvreaktionsmetoden på provet, men min lärare vill inte det. 

Då gör jag det på det sätt som jag är van, du kan lika gärna sätta till en massa H₃O⁺ istället.

Utgångspunkt: NO₃^- + Zn(s) =/=> N₂O(g) + Zn²⁺

Du har redan tagit fram OT för kväve och zink före och efter reaktionen. Det behövs två kväveatomer (alltså två nitratjoner) för att det skall kunna bildas lustgas, d v s två kväveatomer reduceras sammanlagt 8 steg, så det behövs 4 zink som oxideras två steg vardera för att balansera oxidationstalen.

2 NO₃^- + 4 Zn(s) =/=> N₂O + 4 Zn²⁺

Det är 6 syre på vänstersidan men bara en på högersidan, så det behövs 5 vatten på högersidan

2 NO₃^- + 4 Zn(s) =/=> N₂O + 4 Zn²⁺ + 5 H₂O

Inga väte på vänstersidan, 10 väte på högersidan, lägg till 10 H+ på vänstersidan

2 NO₃^- + 4 Zn(s) +10 H⁺ => N₂O + 4 Zn²⁺ + 5 H₂O

Koll: laddningen är +8 på vänstersidan och +8 på högersidan, det stämmer!

Var var det som det hakade upp sig för dig?

Tack så mycket! Eftersom OT för kväve är -IV trodde jag inte att en koefficient framför nitratjonen skulle ändra dess OT. Jag trordde att då två NO3- reagerar och bildar N2O är "hoppet" 4 steg och inte 8. 

"Hoppet" är fyra steg för varje kväveatom, det är inget som ändras av att det står en koefficient framför. Jag kommer ihåg att jag har haft precis det problemet när jag skulle balansera reaktionen mellan kaliumpermanganat och oxalsyra - det är två kolatomer i oxalsyra som blir till koldioxid...

Okej, tack så mycket för hjälpen! En till snabb fråga. Du sa att jag ska ta bort K+ eftersom det är en åskådarjon. Kommer OT för Mn att förändras då på reaktantsidan?

Nej.Åskådarjoner heter så för att de inte deltar alls i reaktionen.

Om du behöver mer hjälp, gör en ny tråd om den uppgiften.