Вопрос №2. Классификация окислительно-восстановительных реакций
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ,
НАУКИ И КАДРОВ
УО “ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”
КАФЕДРА ХИМИИ
ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Лекция: Окислительно-восстановительные реакции
Для студентов сельскохозяйственных специальностей
Гродно 2008
УДК: 546 (076.5)
ББК 24.1 Я 73
Р 13
Рецензент: кандидат химических наук, доцент В.И. Кондаков
Апанович, З.В.
|
|
Рекомендовано межфакультетской методической комиссией факультета защиты растений 28 ноября 2007 г. (протокол № 2).
|
|
© УО «Гродненский государственный аграрный университет»,2008
© Апанович З.В.,2008
Содержание:
Стр.
1.Электронная теория окисления-восстановления …... 4
2.Классификация ОВР…………………………………… 7
3.Составление уравнений ОВР…………………………... 9
|
|
Влияние среды раствора на протекание ОВР.
Эквиваленты окислителя, восстановителя…………… . 13
5.Электродный потенциал. Уравнение Нернста………. . 14
6.Понятие о гальваническом элементе………………… 17
Возможность и направление самопроиз-
вольного протекания ОВР…………………………….. 21
Окислительно-восстановительные процессы в
живых организмах……………………………………….. 24
Вопрос №1. Электронная теория окисления-восстановления.
Cреди формальных понятий химии важнейшим является понятие степени окисления. Степень окисления (СО) - условный заряд атома элемента, вычисленный исходя из предположения,что молекула состоит из ионов.
1.Cтепень окисления кислорода равна: -2.
Исключение: пероксидные соединения, где степень окисления кислорода :- 1. Na2O2-1. и во фториде кислорода OF2 она равна +2. H2O-2, H2O2-1, O20, O+2F2..
2.Водород имеет степень окисления +1, только в гидридах типа NaH-1 его степень окисления равна (-1).
3.Степень окисления щелочных металлов = +1, щелочно-земельных = +2, Al = +3.
4.Степень окисления атомов, входящих в состав простых веществ = 0. N2, Cl2, Ca0, F2 .
5.В нейтральных молекулах алгебраическая сумма всех степеней окисления равна нулю, а в любом ионе равна заряду иона. H+1N+5O-23, H+Cl+7O-24. Важность окислительного числа заключается в том, что номер группы системы указывает высшую положительную степень окисления, которую могут иметь элементы данной группы в своих соединениях .
|
|
Исключение: металлы подгруппы меди, кислород, фтор, бром, металлы семейства железа и некоторые другие элементы VIII Б группы.
Все многообразие химических реакций, происходящих в природе, промышленности, сельском хозяйстве, биологических процессах можно разделить на 2 группы:
1.Реакции, протекающие без изменения СО атомов, входящих в состав реагирующих веществ. К ним относятся
а) реакции обмена, например:
Ba 2+Cl-2 + K2+S+6O-24 = Ba+2S+6O-24 ↓ + 2K+Cl-
б) некоторые реакции соединения, разложения
NaOH + CO2 = NaHCO3
CaCO3 =t CaO + CO2
Легко установить, что СО атомов в приведенных выше уравнениях до и после реакции осталась без изменения.
2. Реакции, сопровождающиеся изменением СО атомов реагирующих веществ. К данному типу относятся реакции окисления-восстановления
а) реакции замещения
Cu SО4(p) + Zn(k ) = Cu(k) + ZnSO4(p) ΔG0298 = -212кДж\моль
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2 ↑
б) некоторые реакции соединения, разложения
Ba + O2 = 2BaO
|
|
NH4NO2 = N2 +2H2O
2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O
S-2- 6e = S+4 2
O2 + 4e = 2O-2 3
Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно – восстановительными. Другими словами это реакции, связанные с передачей электронов от одних атомов к другим.
Окисление– процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, степень окисления при этом повышается.
Ca – 2e- = Ca+2 H02 – 2e- = 2H+
Восстановление – процесс присоединения электронов атомом, молекулой, ионом. Степень окисления при этом понижается.
Fe+3 + e- = Fe2+ Cl02 + 2e- = 2Cl-
Восстановители – молекулы или ионы отдающие электроны, сами при этом восстановители окисляются.
Окислители – молекулы или ионы, присоединяющие электроны ,во время реакции окислители восстанавливаются.
Окисление и восстановление протекают одновременно.
Cu0 + Hg+2(NO3)2 = Hg0 + Cu+2(NO3)2
Восстановитель Cu0 – 2e- = Cu+2 процесс окисления
Окислитель Hg+2 + 2e- = Hg0 процесс восстановления
Окислители – к ним относятся те простые вещества, элементы которых обладают высокой электроотрицательностью, т.е. неметаллы, например, F2, O2, Cl2, Br2, S и т.д.
Из сложных веществ, роль окислителей играют те вещества, которые содержат атомы неметаллов, имеющие высокие степени окисления
K 2Cr+62O7, KMn+7O4, HN+5O3, H2S+6O4, HCl+7O4, K2Cr+6O4
Окислительные свойства, обусловливает не только атом с высокой степенью окисления, а весь анион. Ионы металлов и (водорода) также являются окислителями: Ag +, Au3+, Cu2+, H+, Fe3+, и т.д.
Восстановители – относятся простые вещества, образованные элементами с низкой электроотрицательностью, т.е. все металлы и некоторые неметаллы (H2, B, C). Наиболее активный восстановитель – франций. Из сложных веществ относятся те, которые содержат атомы с низкими степенями окисления: Fe+2Cl 2, Cr2+3(SO4)3, KCl-1, H2S-2, N-3H3, H2S+4O3.
Вещества, содержащие элементы в промежуточных степенях окисления, могут выполнять как функции окислителей, так и восстановителей, т.е. обладают окислительно – восстановительной двойственностью. Например: ряд соединений азота с различными степенями окисления:
N -3H3 - всегда восстановитель
N2-2H4, N-1H2OH, N20, N2+1O, N+2O, N2+3O3, N+4O2 – обладают окислительно – восстановительной двойственностью
N2+5O5 - всегда окислитель
Азот в степени окисления -3 – может быть только восстановителем, т.е. может только повышать степень окисления.
Азот в степени окисления +5 всегда окислитель, повысить степень окисления не может, может только понизить.
Об окислительно – восстановительных свойствах элементов и соединений можно судить, руководствуясь периодической системой Д. И. Менделеева. Растворы кислот более сильные окислители чем растворы их солей, причем окислительная активность кислот тем значительнее, чем выше их концентрация. Так KNO3(p) почти не проявляет окислительных свойств (необходим очень сильный восстановитель), HNO3 разб. является слабым окислителем, а HNO3 конц. – один из наиболее энергичных окислителей.
Вопрос №2. Классификация окислительно-восстановительных реакций
В зависимости от того между какими атомами и в каких веществах происходит переход электронов все окислительно-восстановительные процессы можно разделить на 3 типа:
1) Межмолекулярные
2) Дисмутационные ( диспропорционирования)
3) Внутримолекулярные
4) Компропорционированния
1.Межмолекулярные реакции окислителения-восстановления – это реакции, в ходе которых переход электронов происходит между частицами различных веществ. В выше рассматриваемых реакциях окислитель и восстановитель находятся в разных веществах
Mn+4O2 + 4HCl-1 =t Cl02↑ + Mn+2Cl2 + 2H2O
Mn+4 + 2e = Mn+2 1
2Cl- - 2e = Cl2 1
2. Диспропорционирования – когда атомы или ионы одного и того и того же элемента , содержащиеся в одной молекуле, являются и окислителем и восстановителем.
4KCl+5O3 =t KCl- + 3KCl+7O4
Cl+5 – 2e = Cl7+ 3
Cl+5 + 6e = Cl- 1
Диспропорционировать могут вещества, один из элементов которых находится в промежуточной степени окисления, т.к. степень окисления одной части атомов понижается за счет другой части таких же атомов, степень окисления которых повышается.
3.Внутримолекулярные – когда окислитель и восстановитель одно и тоже вещество, но изменяют степень окисления в нем атомы различных элементов.
1)(N-3H4)2 Cr2+6O7 = N02 + Cr+23 O3 + 4H2O
2N-3 -6e = N02 1
2Cr+6 + 6e =2Cr+3 1
2)2Hg+2O-2 = Hg0 + O02
3)2КClO3 = 2KCl- + 3O2
Cl+5 + 6e = Cl- 1
2O3 – 6e = 3O2 1
4. Компропорционированния– реакции в которых участвуют два вещества, cодержащие атомы одного и того же элемента в разных степенях окисления
Cu0 + Cu+2Cl2 = 2Cu+1Cl
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 448; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!