Для решения уравнения реакции с участием перманганата калия (KMnO4) и этилена (C2H4) методом электронного баланса, необходимо определить изменения степени окисления элементов, участвующих в реакции, а затем сбалансировать электронный обмен.
Шаг 1: Определение степеней окисления
- C2H4: Углерод в этилене имеет степень окисления -2 (в среднем).
- KMnO4: Марганец в перманганате имеет степень окисления +7.
- C2H4(OH)2: Углерод в этиленгликоле имеет степень окисления -1 (в среднем).
- MnO2: Марганец в диоксиде марганца имеет степень окисления +4.
Шаг 2: Определение изменений степеней окисления
- Углерод: Меняется с -2 до -1. На каждый атом углерода это изменение на +1. Так как в C2H4 два углерода, общее изменение = +2.
- Марганец: Меняется с +7 до +4. Изменение на -3.
Шаг 3: Составление электронного баланса
Запишем окисление и восстановление:
- Окисление (углерод): ( C2H4 \rightarrow C2H4(OH)2 + 2e^- )
- Восстановление (марганец): ( Mn^{7+} + 3e^- \rightarrow Mn^{4+} )
Шаг 4: Сбалансировать количество электронов
Для уравнивания электронов, потерянных и принятых, умножим окисление на 3 и восстановление на 2:
- Окисление: ( C2H4 \rightarrow C2H4(OH)2 + 2 \times 3 = 6e^- )
- Восстановление: ( 2 \times Mn^{7+} + 2 \times 3 = 6e^- \rightarrow 2 \times Mn^{4+} )
Шаг 5: Составление уравнения реакции
Теперь составим уравнение, принимая во внимание коэффициенты:
[ 3 \, C2H4 + 2 \, KMnO4 + H2O \rightarrow 3 \, C2H4(OH)2 + 2 \, MnO2 + 2 \, KOH ]
Шаг 6: Проверка и балансировка
Балансируем атомы водорода и кислорода:
- У нас уже есть 3 молекулы C2H4 и 3 молекулы C2H4(OH)2, что дает 6 атомов углерода и 12 атомов водорода на обеих сторонах.
- Кислород: 2 KMnO4 дают 8 атомов кислорода, которые распределяются на 6 в C2H4(OH)2 и 2 в MnO2.
- Вода: Чтобы сбалансировать кислород, к левой стороне добавлена 1 молекула H2O, что также добавляет 2 атома водорода, компенсируем их добавлением 2 KOH на правую сторону.
Таким образом, уравнение реакции сбалансировано.