MnO2 + Al = Al2O3 + Mn составить электронный баланс

Составление электронного баланса — это важный шаг при решении задач по окислительно-восстановительным реакциям. Рассмотрим реакцию:

${\text{MnO}}_2+\text{Al}\to {\text{Al}}_2{\text{O}}_3+\text{Mn}$

Для этого сначала нужно определить степени окисления всех элементов в исходных веществах и продуктах реакции.

1. Исходные степени окисления:

   • Mn в ${\text{MnO}}_2$: $+4$ $кислородобычноимеетстепеньокисления-2$
   • Al в $\text{Al}$: $0$ $металлывсвободнойформеимеютстепеньокисления0$
   • Al в ${\text{Al}}_2{\text{O}}_3$: $+3$ $кислород-2,унасестьдваатомаалюминияитриатомакислорода:(2x+3(-2$ = 0 ), $2x-6=0$, $x=+3$)
   • Mn в $\text{Mn}$: $0$ $металлывсвободнойформеимеютстепеньокисления0$

2. Определение изменений степеней окисления:

   • Mn меняет степень окисления с $+4$ до $0$ $восстанавливается$.
   • Al меняет степень окисления с $0$ до $+3$ $окисляется$.

3. Составление полуреакций:

   • Восстановление Mn: ${\text{Mn}}^{+4}+4e^{-}\to {\text{Mn}}^0$
   • Окисление Al: ${\text{Al}}^0\to {\text{Al}}^{+3}+3e^{-}$

4. Уравнивание числа электронов: Чтобы уравнять число электронов, необходимо найти наименьшее общее кратное для 3 и 4, что равно 12. Следовательно, нужно умножить первую полуреакцию на 3, а вторую — на 4.

   • $3{\text{Mn}}^{+4}+12e^{-}\to 3{\text{Mn}}^0$
   • $4{\text{Al}}^0\to 4{\text{Al}}^{+3}+12e^{-}$

5. Суммирование полуреакций: Теперь можно сложить обе полуреакции:

   $3{\text{Mn}}^{+4}+4{\text{Al}}^0\to 3{\text{Mn}}^0+4{\text{Al}}^{+3}$

6. Запись полной реакции и уравнивание атомов кислорода: Теперь у нас есть уравненные атомы Mn и Al. Чтобы уравнять кислород, нужно добавить соответствующее количество ${\text{O}}_2$:

   $3{\text{MnO}}_2+4\text{Al}\to 3\text{Mn}+2{\text{Al}}_2{\text{O}}_3$

Таким образом, уравнение реакции с учетом электронного баланса выглядит так:

$3{\text{MnO}}_2+4\text{Al}\to 3\text{Mn}+2{\text{Al}}_2{\text{O}}_3$

Теперь уравнение реакции сбалансировано как по массам, так и по зарядам.

Для составления электронного баланса данного химического уравнения необходимо учитывать изменение валентности элементов и количество передаваемых электронов.

Исходя из данной реакции, марганец $Mn$ в окислителе MnO2 имеет валентность +4, алюминий $Al$ в восстановителе Al имеет валентность +3. После реакции марганец имеет валентность +2, алюминий - +3.

Составим электронный баланс:

MnO2 + 2e- -> Mn + 2O2- $окислениемарганца$

2Al -> 2Al3+ + 6e- $восстановлениеалюминия$

Следовательно, нужно умножить первое уравнение на 3 и второе на 1, чтобы количество переданных электронов было одинаковым:

3$MnO2+2e-->Mn+2O2-$ + 2$2Al->2Al3++6e-$ 3MnO2 + 6e- -> 3Mn + 6O2- 4Al -> 4Al3+ + 12e-

Таким образом, электронный баланс в данной реакции будет соблюден.