Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Лекция

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции— это химические реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления у атомов реагирующих веществ. При этом некоторые частицы отдают электроны, а некоторые получают.

Окислители и восстановители

Окислители— это частицы (атомы, молекулы или ионы), которые принимают электроны в ходе химической реакции. При этом степень окисления окислителя понижается. Окислители при этом восстанавливаются.

Восстановители — это частицы (атомы, молекулы или ионы), которые отдают электроны в ходе химической реакции. При этом степень окисления восстановителя повышается. Восстановители при этом окисляются.

Химические вещества можно разделить на типичные окислители, типичные восстановители, и вещества, которые могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства. Некоторые вещества практически не проявляют окислительно-восстановительную активность.

К типичным окислителям относят:

· простые вещества-неметаллы с наиболее сильными окислительными свойствами (фтор F₂, кислород O₂, хлор Cl₂);

· сложные вещества, в составе которых есть ионы металлов или неметаллов с высокими положительными (как правило, высшими) степенями окисления: кислоты (HN⁺⁵O₃, HCl⁺⁷O₄), соли (KN⁺⁵O₃, KMn⁺⁷O₄), оксиды (S⁺⁶O₃, Cr⁺⁶O₃)

· соединения, содержащие некоторые катионы металлов, имеющих высокие степени окисления: Pb⁴⁺, Fe³⁺, Au³⁺ и др.

Типичные восстановители – это, как правило:

· простые вещества-металлы (восстановительные способности металлов определяются рядом электрохимической активности);

· сложные вещества, в составе которых есть атомы или ионы неметаллов с отрицательной (как правило, низшей) степенью окисления: бинарные водородные соединения (H₂S, HBr), соли бескислородных кислот (K₂S, NaI);

· некоторые соединения, содержащие катионы с минимальной положительной степенью окисления (Sn²⁺, Fe²⁺, Cr²⁺), которые, отдавая электроны, могут повышать свою степень окисления;

· соединения, содержащие сложные ионы, состоящие из неметаллов с промежуточной положительной степенью окисления (S⁺⁴O₃)^2–, (НР⁺³O₃)^2–, в которых элементы могут, отдавая электроны, повышать свою положительную степень окисления.

Большинство остальных веществ может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

В лабораторной практике наиболее часто используются следующие окислители:

· перманганат калия (KMnO₄);

· дихромат калия (K₂Cr₂O₇);

· азотная кислота (HNO₃);

· концентрированная серная кислота (H₂SO₄);

· пероксид водорода (H₂O₂);

· оксиды марганца (IV) и свинца (IV) (MnO₂, PbO₂);

· расплавленный нитрат калия (KNO₃) и расплавы некоторых других нитратов.

К восстановителям, которые применяются в лабораторной практике относятся:

· магний (Mg), алюминий (Al), цинк (Zn) и другие активные металлы;

· водород (Н₂) и углерод (С);

· иодид калия (KI);

· сульфид натрия (Na₂S) и сероводород (H₂S);

· сульфит натрия (Na₂SO₃);

· хлорид олова (SnCl₂).

Классификация окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции обычно разделяют на четыре типа: межмолекулярные, внутримолекулярные, реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления), и реакции контрдиспропорционирования.

Межмолекулярные реакции протекают с изменением степени окисления разных элементов из разных реагентов. При этом образуются разные продукты окисления и восстановления.

2 Al ⁰ + Fe ⁺³ ₂ O ₃ → Al ⁺³ ₂ O ₃ + 2 Fe ⁰ ,

C ⁰ + 4H N ⁺⁵ O ₃₍ _конц ₎ = C ⁺⁴ O ₂ ↑+ 4 N ⁺⁴ O ₂ ↑+ 2H ₂ O.

Внутримолекулярные реакции – это такие реакции, в которых разные элементы из одного реагента переходят в разные продукты, например:

( N ^-3 H ₄ ) ₂ Cr ⁺⁶ ₂ O ₇ → N ₂ ⁰ ↑+ Cr ⁺³ ₂ O ₃ + 4 H ₂ O,

2 Na N ⁺⁵ O ^-2 ₃ → 2 Na N ⁺³ O ₂ + O ⁰ ₂ ↑.

Реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления) – это такие реакции, в которых окислитель и восстановитель – один и тот же элемент одного реагента, который при этом переходит в разные продукты:

3Br ₂ + 6 KOH → 5KBr + KBrO ₃ + 3 H ₂ O,

Репропорционирование(конпропорционирование, контрдиспропорционирование) – это реакции, в которых окислитель и восстановитель – это один и тот же элемент, который из разных реагентов переходит в один продукт. Реакция, обратная диспропорционированию.

2H ₂ S ^-2 + S ⁺⁴ O ₂ = 3 S + 2H ₂ O

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций

Электронный баланс- метод нахождения коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, в котором рассматривается обмен электронами между атомами элементов, изменяющих свою степень окисления. Число электронов, отданное восстановителем равно числу электронов, получаемых окислителем .

Уравнение составляется в несколько стадий:

1.Записывают схему реакции.

KMnO₄ + HCl ® KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

2. Проставляют степени окисления над знаками элементов, которые меняются.

KMn⁺⁷O₄ + HCl^-1® KCl + Mn⁺²Cl₂ + Cl₂⁰ + H₂O

3. Выделяют элементы, изменяющие степени окисления и определяют число электронов, приобретенных окислителем и отдаваемых восстановителем.

Mn⁺⁷+ 5ē ® Mn⁺²

2Cl^-1- 2ē ® Cl₂⁰

4. Уравнивают число приобретенных и отдаваемых электронов, устанавливая тем самым коэффициенты для соединений, в которых присутствуют элементы, изменяющие степень окисления.

Mn⁺⁷+ 5ē ® Mn⁺²	2
2Cl^-1- 2ē ® Cl₂⁰	5

––––––––––––––––––––––––

2Mn⁺⁷+ 10Cl^-1® 2Mn⁺²+ 5Cl₂⁰

5. Подбирают коэффициенты для всех остальных участников реакции.

2KMn⁺⁷O₄ +16HCl¹ ® 2KCl+2Mn⁺²Cl₂ +5Cl₂⁰+8H₂O

Контрольные вопросы по теме

1. Что такое окислительно-восстановительные реакции? Чем обусловлено изменение степеней окисления в ходе окислительно-восстановительных реакций?

2. Как называется: а) процесс отдачи электронов, б) процесс присоединения электронов? Как изменяются степени окисления атомов в этих процессах?

3. Как называются частицы (атомы, молекулы, ионы), которые: а) отдают электроны, б) присоединяют электроны?

4. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций.

5. Классификация окислительно-восстановительных реакций.

Задание: Составьте конспект по контрольным вопросам.

Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!