Окислительно- восстановительные реакции

Основные правила определения степени окисления (СО) 1. СО атомов в простых веществах равна 0: Mg, S, H 2, N 2 2. СО атомов, образующих ионы, совпадают с их зарядом: Mg 2+ MgS 2- S 3. СО щелочных и щелочноземельных металлов в соединениях равны +I и +II соответственно: II-II

Исключения - гидриды активных металлов: 4. CО водорода в соединениях, как правило, равна +I 5. СО кислорода в соединениях, как правило, равна -II Исключения:a) пероксидные соединения: б) дифторид кислорода:

6. Молекула электронейтральна, поэтому ΣСО = 0 KNO 3 СО N = ? x 1 + (-2)·3 = 0 х = 5СО N = +V 7. ΣСО атомов, образующих ион, равна заряду иона СО Cr = ? х 2 + (-2)·7 = -2 х = 6СО Cr = + VI x x

Сущность ОВР Химические реакции идущие без изменения степени окисления элементов K 2 SO 3 + H 2 O KHSO 3 + KOH идущие c изменением степени окисления элементов (ОВР) K 2 SO 3 + H 2 O 2 = K 2 SO 4 + H 2 O IVVI-I-II

Окислитель это вещество, в состав молекул которого входят атомы, понижающие свою СО. При этом окислитель принимает электроны и восстанавливается Восстановитель это вещество, в состав молекул которого входят атомы, повышающие свою СО. При этом восстановитель отдает электроны и окисляется Окисление Восстановление процесс отдачи электронов процесс присоединения электронов

Важнейшие окислители Вещества, содержащие элементы в высшей СО: KMnO 4 K 2 Cr 2 O 7 KBiO 3 Галогены: F 2, Cl 2, Br 2, I 2 Оксиды: MnO 2, PbO 2, CuO, Ag 2 O O2,O3O2,O3 Fe 3+, Ce 4+, ионы благородных металлов: Ag +, Au 3+ и др. Кислоты: H 2 SO 4 (конц.), HNO 3, H 2 SeO 4, «царская водка»

Важнейшие восстановители Металлы Соли, содержащие ионы: Fe 2+, Sn 2+, Mn 2+, Cr 2+ и др. Вещества, содержащи е элементы в низшей СО: NH 3, H 2 S, HCl, HBr, КI H 2 C CO

Вещества с двойственной окислительно- восстановительной природой: Н 2 O 2 + KMnO 4 + H 2 SO 4 MnSO 4 + O 2 + K 2 SO 4 + H 2 O +VII H 2 O 2 + KI + H 2 SO 4 I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O -I+II0 ē ē -I -II0 HNO 2, SO 2, H 2 O 2 и др. +III+IV-I H2O2H2O2 В-ль Ок-ль

Составление уравнений ОВР

Метод электронного баланса (используется при составлении уравнений реакций, протекающих в твердой и газовой фазе) Fe 2 O 3 + C Fe + CO (t ~ 1000 °C) +III00+II Fe +III0 + 6ē CC 0+II - 2ē Fe + 3C +III+II00 Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO n +ē = n -ē 22

Ионно-электронный метод (полуреакций ) K 2 Cr 2 O 7 + Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Cr 2 (SO 4 ) 3 + Na 2 SO 4 + Cr 2 O 7 2– 2Cr H 2 O+ 14H + + 6ē SO 3 2– SO 4 2– + H 2 O+ 2H + – 2ē 3 Cr 2 O 7 2– + 14H + + 3SO 3 2– + 3H 2 O = (используется при составлении уравнений реакций, протекающих в растворах) 1 8Н + 4Н 2 О = 2Cr H 2 O + 3SO 4 2– + 6H + + K 2 SO 4 + H 2 O pH < 7 VIIVIIIVI

K 2 Cr 2 O 7 + 3Na 2 SO 3 + 4H 2 SO 4 = Cr 2 O 7 2– + 3SO 3 2– + 8H + = 2Cr SO 4 2– + 4H 2 O = Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 4H 2 O В окончательном уравнении необходимо учесть и те ионы, которые не принимают участия в ОВР. 1. Определить, в составе каких соединений находятся атомы, меняющие свою СО, и записать схемы («сущность») превращения. 2. Исполнить материальный баланс. 3. Исполнить зарядовый баланс. При составлении полуреакций следует

При составлении материального баланса по кислороду в полуреакции воспользуемся в кислотной среде ионами Н + и молекулами воды в щелочной среде ионами ОН - и молекулами воды в нейтральной среде молекулы воды всегда пишут слева, а справа – ионы Н + или ОН -

Fe 2 O 3 + KNO 3 + KOH K 2 FeO 4 + KNO 2 + H 2 O pH > 7 Fe 2 O 3 FeO H 2 O+ 10OH ē NO 3 - NO H 2 O+ 2OH ē3 1 Fe 2 O OH - + 3NO H 2 O = + = 2FeO H 2 O + 3NO OH - 2 H 2 O 4OH - Fe 2 O 3 + 3KNO 3 + 4KOH = 2K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O

KMnO 4 + MnSO 4 + H 2 O MnO 2 + K 2 SO 4 + … MnO 4 - MnO 2 + 2H 2 O+ 4OH - + 3ē Mn 2+ MnO 2 + 2H 2 O+ 4H ē 2 3 2MnO H 2 O + 3Mn 2+ =5MnO 2 + 8OH - +12H + 8H 2 O + 4H + 2H 2 O 2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O = 5MnO 2+ K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4 +

Основные типы ОВР Межмолекулярные ОВР Cu + H 2 SO 4(конц) CuSO 4 + SO 2 + H 2 O 0+VI+II+IV Внутримолекулярные ОВР (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O t -III+VI0+III демонстрация ролика 3

Реакции диспропорционирования Na 2 SO 3 Na 2 SO 4 + Na 2 S +IV +VI-II SS +IV+VI - 2ē S+ 6ēS +IV-II 3 1 4S3S + S +IV+VI-II 43 + t

Влияние различных факторов на протекание ОВР Концентрация реагентов Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 ZnSO 4 + SO 2 + H 2 O разб. конц. Cu + HNO 3 разб. конц. Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O Cu(NO 3 ) 2 + NO 2+ H 2 O демонстрация ролика 12

Температура Cl 2 + KOH KClO + KCl + H 2 O KClO 3 + KCl + H 2 O 0 °C 80 °C +I +V -I Катализатор NH 3 + O 2 N 2 + H 2 O NO + H 2 O Pt -III 0 +II 0

Реакция среды (рН) MnO 4 - восст-ль +VII pH > 7 pH = 7 pH < ē Mn ē MnO 2 MnO ē +VI +IV +