Окислительно- восстановительные реакции

Цель – ознакомление с основными закономерностями процессов окисления и восстановления, освоение методики составления уравнений окислительно- восстановительных реакций и уравнивания их методом электронного баланса, изучение окислительно- восстановительных свойств соединений.

Степень окисления атома – его условный заряд, который вычисляют, исходя из предположения, что молекулы состоят только из ионов. Высшая степень окисления элемента, как правило, равна номеру группы, в которой расположен элемент в Периодической системе Д.И.Менделеева. Низшая степень окисления для атомов металлов равна нулю, для атомов неметаллов – суммарному заряду электронов, необходимых для достройки последнего энергетического подуровня.

Расчет степени окисления 1. Степени окисления атомов в простых веществах равны нулю (Na 0 ; H 2 0 ). 2. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав молекулы, всегда равна нулю, а в сложном ионе эта сумма равна заряду иона. 3. Постоянную степень окисления имеют атомы: щелочных металлов (+1), щелочноземельных металлов (+2), водорода (+1) (кроме гидридов NaH, CaH 2 и др., где степень окисления водорода -1), кислорода (-2) (кроме F 2 -1 O +2 и пероксидов, содержащих группу –O–O–, в которой степень окисления кислорода -1). 4. Для элементов положительная степень окисления не может превышать величину, равную номеру группы периодической системы.

Определение степени окисления Формула соединения Алгебраическое уравнение Степень окисления MnO 2 K 2 MnO 4 KMnO 4

Окислительно-восстановительными (ОВР) называют реакции, проходящие с изменением степени окисления элементов за счет перехода электронов от одних частиц к другим. Процесс отдачи электронов называют окислением. Частицы, отдающие электроны, называют восстановителями (Red). Процесс присоединения электронов называют восстановлением. Частицы, присоединяющие электроны, называют окислителями (Ох).

ОВР в природе

Схема перехода электронов от восстановителя к окислителю

Важнейшие восстановители и окислители Восстановители Окислители Металлы Галогены Водород Перманганат калия (KMnO 4 ) Уголь Манганат калия (K 2 MnO 4 ) Окись углерода (II) (CO)Дихромат калия (K 2 Cr 2 O 7 ) Сероводород (H 2 S)Хромат калия (K 2 CrO 4 ) Оксид серы (IV) (SO 2 )Азотная кислота (HNO 3 ) Сернистая кислота H 2 SO 3 и ее соли Серная кислота (H 2 SO 4 )

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.

1. Записывают схему реакции. KMnO 4 + HCl KCl + MnCl 2 + Cl 2 ­ + H 2 O 2. Проставляют степени окисления над знаками элементов, которые меняются. KMn +7 O 4 + HCl -1 KCl + Mn +2 Cl 2 + Cl 2 0 ­ + H 2 O 3. Выделяют элементы, изменяющие степени окисления и определяют число электронов, приобретенных окислителем и отдаваемых восстановителем. Mn ē Mn +2 2Cl ē Cl Уравнивают число приобретенных и отдаваемых электронов, устанавливая тем самым коэффициенты для соединений, в которых присутствуют элементы, изменяющие степень окисления. Mn ē Mn Cl ē Cl –––––––––––––––––––––––– 2Mn Cl -1 2Mn Cl Подбирают коэффициенты для всех остальных участников реакции. 2KMn +7 O HCl -1 2KCl + 2Mn +2 Cl 2 + 5Cl H 2 O

Основные типы ОВР 1) Реакции МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОГО окисления-восстановления (когда окислитель и восстановитель – разные вещества); 3Cu+8HNO 3 =3Cu(NO 3 ) 2 +2NO+4H 2 O 2) Реакции ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ (когда окислителем и восстановителем может служить одно и то же вещество); 2HNO 2 + 1HNO 2 = 1HNO 3 + 2NO + H 2 O 3) Реакции ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОГО окисления- восстановления (когда одна часть молекулы выступает в роли окислителя, а другая – в роли восстановителя). 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2

Уравняйте следующие реакции методом электронного баланса: 1) K 2 Cr 2 O 7 + H 2 S + H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + S + H 2 O 2) K 2 MnO 4 + H 2 O = MnO 2 + KMnO 4 + KOH 3) NaBr + H 2 SO 4 + NaBrO 3 = Br 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O 4) KMnO 4 + H 2 S + H 2 SO 4 = MnSO 4 + K 2 SO 4 + S + H 2 O 5) K 2 Cr 2 O 7 + SO2 + H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O 6) K 2 Cr 2 O 7 + KI + H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + I 2 + H 2 O 7) KMnO 4 + HCl = Cl 2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O