X-PDF

Окислительно-восстановительные реакции

Поделиться статьей

Все химические реакции можно разделить на два типа: обменные и окислительно-восстановительные.

Обменными реакциями называются реакции, протекание которых не сопровождается изменением степеней окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ. Примером такой реакции является реакция нейтрализации.

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называются реакции, протекающие с изменением степени окисления некоторых элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Степень окисления характеризует состояние элемента в веществе, насыщенность его электронами. Формально степень окисления может быть положительной, нулевой и отрицательной. Она проставляется справа от элемента, вверху.

Положительная степень окисления равна числу электронов, смещенных от данного атома (например, Н+1 Сl,.С+4О2,.Н3Р+5О4).

Отрицательная степень окисления равна числу электронов, смещенных в сторону данного атома от атомов связанных с ним элементов (например, НСl1-, H2S-2, N-3H3).

При определении степени окисления по формуле необходимо помнить следующее:

— степень окисления кислорода в соединениях равна — 2. Исключения составляют OF2, где степень окисления кислорода равна + 2 . Н+12О-12 (степень окисления кислорода — 1) . O+12F2 (степень окисления кислорода + 1) .

— степень окисления водорода в соединениях +1. Исключение составляют гидриды, где степень окисления -1 (например, Na+H) .

— степень окисления простых веществ всегда равна 0 .

— алгебраическая сумма всех степеней окисления элементов, входящих в электронейтральное соединение, равна 0. Например:

H2+1 S+6 O4-2, где 2(+1) + (+6) + 4(-2) = 0 .

— подавляющее число элементов проявляет в соединениях переменную степень окисления (например, H2S-2, S+2O, S+4O2, S+6O3).

В любой окислительно-восстановительной реакции должен быть окислитель и восстановитель.

Окислитель — элемент, принимающий электроны. Процесс присоединения электронов называется восстановлением, т. е. окислитель в ходе реакции восстанавливается, степень его окисления понижается, например:

S0 + 2e ® S-2,

Fe+3 +1e ®Fe+2,

Mn+7 +5e ® Mn+2,

Cr+6 + 3e®Cr+3.

Сильными окислителями являются фтор и другие галогены в свободном состоянии, кислород, сера, а также вещества, содержащие элементы в высшей степени окисления: Sn+402, KMn+7O4, К2Сг2+6О7..

Восстановитель — элемент, отдающий электроны. Процесс отдачи электронов называется окислением, т. е. восстановитель в ходе реакции окисляется, степень его окисления повышается, например:

Ca0 – 2e® Ca+2,

S-2 – 8e® S+6,

Sn+2 –2e ®Sn+4

Сильными восстановителями являются водород, все металлы в свободном состоянии, а также вещества, содержащие элементы с отрицательной степенью окисления: Cl, Br, S-2.

Элементы в промежуточной степени окисления могут быть окислителями и восстановителями в зависимости от реагентов и среды. Например:

Cl2 + H2O2 ®O2 + 2HCl, пероксид водорода – восстановитель .

MnO + H2O2 ®MnO2 + H2O, пероксид водорода – окислитель. В пероксиде водорода кислород имеет промежуточную степень окисления (-1), поэтому H2O2 в одних реакциях может проявлять восстановительные свойства, в других – окислительные.

Следует помнить, что рассмотрение реакции окисления-восстановления как процесса отдачи и присоединения электронов не всегда отражает истинное положение вещей, так как в большинстве случаев происходит не перенос электронов, а только смещение электронного облака связи от одного атома или иона к другому. Поэтому правильнее говорить об изменении электронной плотности у восстановителя и окислителя и характера поляризации атомов.

Различают три типа окислительно-восстановительных реакций:

1. Межмолекулярные реакции. Протекают с изменением степени окисления атомов в различных молекулах, т. е. окислитель и восстановитель находятся в разных веществах, например: 2KN+5O3 +C0 = 2KN+3O2 +4O2­

2. Внутримолекулярные реакции. Протекают с изменением степени окисления разных атомов в одной и той же молекуле. При этом атом с более положительной степенью окисления окисляет атом с меньшей степенью окисления, например: 2Cu(N+5O3-2)2 (t) ®2CuO +O20 ­ +4N+4O2­ .

3. Реакции самоокисления-самовосстановления, или диспропорционирования (дисмутации) протекают одновременно с увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента. Например:

4Na2S+4O3 (t)®3Na2S+6O4 + Na2S-2.

Существует два метода составления окислительно-восстановительных реакций: метод электронного баланса и электронно-ионный метод. Оба метода основаны на законе сохранения заряда. Мы будем использовать метод электронного баланса для составления окислительно–восстановительных реакций.

Порядок выполнения работы следующий:

1. Записать уравнение реакции с указанием исходных и образующихся веществ.

2. Определить степень окисления элементов в веществах правой и левой частей уравнения реакции, отметить элементы, степень окисления которых изменилась.

3. Составить уравнения процессов окисления и восстановления, найти наименьшее общее кратное для числа электронов, отданных при окислении и принятых при восстановлении.

4. Расставить, исходя из электронного баланса, коэффициенты при окислителе и восстановителе в уравнении реакции.

5. Расставить в соответствии с материальным балансом остальные коэффициенты в уравнении реакции.

6. Сделать проверку, сравнив сумму каких-либо атомов (удобнее это сделать для кислорода или водорода, если они имеются) в левой и правой части окислительно-восстановительной реакции.

Приведем пример использования метода электронного баланса при составлении уравнения окислительно-восстановительной реакции:

16H+1Cl-1 + 2K +1 Mn+7O4-2 =5Cl20 + 2K+1 Cl-1 + 8H2+1 O-2 + 2Mn+2Cl2-1

5½ 2Cl-1 — 2e ®Cl20 ½   ½восстановитель, окисление
½   ½
2½ Mn+7 + 5e ® Mn+2 ½   ½окислитель, восстановление

Суммарное уравнение: 10Cl + 2Mn+7 ®5Cl02 + 2Mn+2

Пример 1. Исходя из степени окисления азота, серы, марганца определите, какие из следующих соединений могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства:

а) NH4+ в) HNО3 д) H23 з) КМnО4

б) HNО2 г) H2S ж) МnО2 e) H24

Решение. Степень окисления в указанных соединениях равна:

а) — 3 (низшая) . б) +3 (промежуточная) . в) +5 (высшая) . г) — 2 (низшая) . д) +4 (промежуточная) . е) +6 (высшая) . ж) +4 (промежуточная) . з) +7 (высшая).

Отсюда NH4+, H2S — только восстановители, HNO3, H2SO4,KMnO4 — только окислители, HNО2, H23, MnО2 — окислители и восстановители.

Пример 2. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) H2S и HJ . б) H2S и H2SO3 . в) H2SO3 . и НСIO4?

Решение: а) Определяем степень окисления H2S-2, в HI-1. Так как сера и йод имеют свою низшую степень окисления, то оба взятых вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут.

б) Определяем степень окисления H2S+4О3 . (промежуточная) в НСl+7O4 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать между собой. H2SO3 в этом случае будут проявлять восстановительные свойства.

Пример 3. Определить степень окисления элементов в каждом веществе и расставить коэффициенты, используя метод электронного баланса, указать окислитель и восстановитель:

H2SO3 + Сl2 → H2S04 + HCI

Представленная информация была полезной?
ДА
58.52%
НЕТ
41.48%
Проголосовало: 986

Решение.

1. Определяем степень окисления элементов:

H2+S+4 O3-2 + Сl2°à Н2+ S+6O4-2 + H+Cl

Видно, что в ходе реакции изменяется степень окисления: S+4 повышает степень окисления до S+6 (от + 4 до + 6), а Сl2° понижает степень окисления до Cl (от 0 до — 1).

2. Записываем электронные уравнения, составляя схему приема и отдачи электронов:

S+4— 2е → S+6 восстановитель (окисляется),

Сl20 — 2е → 2Cl окислитель (восстанавливается).

Находим коэффициенты таким образом, чтобы число отданных и принятых электронов было одинаково:

1|2| S+4 – 2e → S+6

1|2| Cl20 + 2e → 2Cl

3. Записываем суммарное уравнение реакций:

S+4 + Cl20 → S+6 + 2Cl

4. Проставляем полученные коэффициенты в молекулярное уравнение реакции:

H2S04 + Сl2 → H2S04+ 2HCl

Подсчитав число атомов водорода и кислорода, приходим к выводу, что в реакции должна участвовать молекула воды. Записываем окончательное уравнение реакции:

H2SO3 + Сl2 + Н2O → H2SO4 + 2HCl

Контрольные вопросы

159. Хлорид железа (III) используют в радиотехнике для травления медных пластинок с целью получения печатных радиосхем. В результате травления образуется хлорид меди (II) и хлорид железа (II). Напишите уравнение происходящей при этом реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

160. Обозначьте степень окисления элементов в каждом веществе, расставьте коэффициенты в приведенных ниже схемах. Укажите, какие из этих реакций являются окислительно-восстановительными:

а) Fe2О3 + Н2 → Fe + Н2О е) Р + О2 → Р2О5
б) Na2О + Н2О → NaOH ж) NaBr + С12 → NaCl + Вr2
в) HgO → Hg + О2 з) CuSО4 + Zn → ZnSО4 + Сu
г) CuO + С → Сu + СО2 и) НС1 + А1 → А1С13 + Н2
д) Сu + НС1 → СuСl2 + Н2О к) Сu(ОН)2 → СuО + Н2O

161. Расставьте коэффициенты в следующих уравнениях реакций и укажите окислитель и восстановитель:

а) H2S + НСlO → S + НС1 + Н2О ж) SnCl2 + HgCl2 SnCl4 + Hg2Cl2
б) H24 + С → СО2 + SО2 + Н2О з) H2О2 → H2О + О2
в) HBr + H24 → Br2 + SО2 + Н2О и) SnCl + Zn → ZnCl2 + Sn
г) H2S + С12 → НС1 + S к) H2 + PbO → Pb + H2О
д) МnО2 + HC1 → МnС12 + Н2О + С12 л) Мg + НС1 → MgCl2 + Н2
е) NaCI + F2 → NaF + Сl  

162. На основе электронного строения атомов укажите, могут ли быть окислителями: а) атомы натрия . б) молекулы йода . в) фторид ионы . г) катион водорода . д) нитрит ионы . е) молекулы фосфора . ж) атомы цинка . з) сульфид ионы . и) молекулы кислорода . к) катионы меди . л) кислород в степени окисления — 2.

163. Определите степень окисления, используя метод электронного баланса, уравняйте эти схемы:

а) I2 + Cl + Н2О → НIO3 + HCI e) HgCl2+ SnCl → SnCl4+ Hg2CI2
б) РbО2 + Н2О2 → Рb(ОН)2 + О2 ж) Ca + H2О → Ca(OH)2 + H2
в) НСlO3 + Н2О2 → НСl + O2 + Н2О з) NH3 + О2 → NO + H2О
г) SnCl2 +Cl2 → SnCl4 и) HBr + H24 → Br2 + SО2 + H2О
д) FeCl3 + H2S → FeCl2 + HC1+S0 к) SО2 + Br2 + H2О → HBr + H24

164. Укажите, какие из приведенных процессов представляют собой окисление, а какие восстановление:

а) S0 → SO42- NH4+ → N2 ж) 2H+ → H20 S2- → SO42
б) S0 → S2- NO3→ NO2 з) H20 → 2H+ S-2 → S
в) Sn→ Sn+4 NO2→ NO3 и) V2+ → VO3 Cl→ ClO3
г) K→ K+ NO2 → NO2 к) Cl2→ 2Cl IO3→ I2
д) Br2→ 2Br S→ SO2 л) N→ N-3 CO→ CO2
е) P→ P-3 SO32- → SO42- м) F2→ 2F P→ P2O3

165. Для следующих реакций укажите, какие вещества и за счёт каких элементов играют роль окислителей и какие — восстановителей:

а) SО2 + Br2 + 2Н2О = 2HBr + H24 е) 3I2 + 6КОН = КIO2 + 5KI + Н2О
б) Mg + H24 = MgSО4 + Н2 ж) 2AgNО3 + Fe = Ag + 2Fe(NО3)2
в) Pb + 2HC1 = PbCl2 + H2 3) 2H2+SО2 = 3S + 2H2О
г) Ca + 2H2О = Ca(OH)2 + H2 и) Сl2 + Zn = ZnCl2
д) Сu + 2H24 (конц.) = CuSО4 + SО2↑ + + Н2О к) Ti + 2C12 = TiCl4

166. Никелевые пластины опущены в водные растворы веществ, которые перечислены ниже. С какими веществами будет реагировать никель? Напишите уравнения реакций, укажите окислитель и восстановитель:

а) MgSО4, CuSО4, Pb(NО3)2, HC1 е) АlCl3, KC1, HCl, HNО3
б) NaCl, Co(NО3)2, CuCl2, HNO3 ж) HNО3, Ba(OH)2, H34,CaCl2
в) CuSО4, FeSО4, AgNО3, H24 з) ZnCl2, NaOH, H24 (конц.), A12(SО4)3
г) Pb(NО3)2, ZnCl2, Hg(NО3)2, Н3РО4 и) Pb(NО3)2, HNO3, HCl, Zn(NО3)2
д) NaOH, ZnSО4, HCI, H24 (конц.) к) H24, KOH, Hg(NО3)2, FeCl3

167. Можно ли хранить раствор медного купороса:

а) в оцинкованном ведре .

б) алюминиевой кастрюле .

в) в стеклянном сосуде?

168. а) как проще всего проверить содержит ли бордосская смесь (CuSO4 + Са(ОН)2) непрореагировавший медный купорос . б) один из способов очистки ртути от примесей цинка и олова заключается в том, что её взбалтывают с раствором соли ртути Hg(NО3)2. В чем сущность этого способа очистки?

169.Подберите коэффициенты в приводимых ниже уравнениях методом электронного баланса и укажите окислитель и восстановитель:

а) I2 + HNО3 → НIO3 + NO + Н2О г) P2О5 + С P + CO
б) H23 + О2 → H24 д) SO2 + Br2 + H2О → HBr + H24
в) FeCl3 + H2S → FeCI2 + S + HCI  

170. Подберите коэффициенты в следующих уравнениях методом электронного баланса:

а) HNО3 + Сu → Cu(NО3) + NO + H2О

б) HNО3 + Cd → Cd(NО3) + N2О + H2О

в) HNO3+ + Zn → Zn(NО3) + NH4NO3 + H2О

г) HNO3 + As203 + H2О → H3AsО4 + NO + H2S04

д) H24 (к) + Сu CuSО4 + SО2 + H2О

е) H24 (к) + Zn → ZnSО4 + H2S + H2О

ж) H24 (к) + Mg → MgSО4 + S + H2О

з) HNО3 + P → Н3РО4 + NО2 + H2О

и) HNО3 + Ag → AgNО3 + NО2 + H2О

к) HNО3 + Zn → Zn(NО3)2 + N2О + H2О

171. Подберите коэффициенты методом электронного баланса в следующих уравнениях:

а) КМnО4 + HNО2 + H24 → MnSО4 + HNО3 + K24 + H2О

б) КМnО4+ FeSO4+ H2SO4 → MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Н2O

в) КМnО4+ K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4 + KOH

г) КМnО4+ K2SO3 + KOH → K2MnO4 + K2SO4 + H2O

д) КМnО4+ H2O2 + H2SO4 MnSO4 + 02 + K2SO4 + H2O

е) K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + S + K2SO4 + H2O

ж) K2Cr2O7 + HI + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + H2O

з) K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2

172. Подберите коэффициенты в следующих уравнениях методом электронного баланса:

а) НСlO3 → НСlO4 + СlO2 + Н2O

б) КОН + СlO2 → КСLOз + КСlO2 + Н2O

в) NaOH + С12 → NaCl + NaClO + Н2O

г) FeCl2 + H2O2 + NaOH → Fe(OH)3 + NaCl

д) NaCrO2 + Br2 + NaOH → NaBr + Na2CrO4 + Н2O

е) Cr(OH)3 + Br2 + KOH → K2CrO4 + KBr + Н2O

ж) Zn + KNO3 + KOH → K2ZnO2 + KNO2 + Н2O

173. Закончите уравнения следующих реакций:

a) Sb + HNO3 → HSbO3+… д) SnCl2 + HgCl2 → Hg2Cl2+…
б) PbS + HNO3 → PbSO4 + NO2 +… e) S + H2SO4 → SO2+…
в) HBr + H2SO4 → Br2+… ж) КI + Н2O2 →…
г) KI + CuCl2 → CuCl+… з) C + HNO3 → CO2+…

Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.52%
НЕТ
41.48%
Проголосовало: 986

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет