Тема 1.5. Окислительно-восстановительные реакции Окислительно-восстановительными называют реакции, которые сопровождаются изменением степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагентов. Окислением называют процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, который сопровождается повышением степени окисления. Восстановлением называют процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом, который сопровождается понижением степени окисления. Окислителем называют реагент, который принимает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции. (Легко запомнить: окислитель — грабитель.) Восстановителем называют реагент, который отдаёт электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции. Окислительно-восстановительные реакции делят на реакции межмолекулярного окисления-восстановления, реакции внутримолекулярного окисления-восстановления, реакции диспропорционирования и реакции конмутации. В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов - окисление. При окислении степень окисления повышается: H2 0 - 2ē = 2H+ S -2 - 2ē = S 0 Al0 - 3ē = Al+3 2 Fe+2 - ē = Fe+3 Процесс присоединения электронов - восстановление: При восстановлении степень окисления понижается. Mn+4 + 2ē = Mn+2 S 0 + 2ē = S -2 Cr+6 +3ē = Cr+3 O2 0 + 4ē = 2O-2 Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны - восстановителями. Окислительно-восстановительные реакции имеют важное значение в биологических системах. Фотосинтез, дыхание, пищеварение являются по своей сущности окислительно-восстановительными процессами. Реакции окисления-восстановления широко используются в аналитической химии. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций Окислительно-восстановительные реакции уравнивают методом электронного баланса и методом полуреакций. Электронный баланс - метод 4 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. Среди всех окислительно-восстановительных реакций различают: межмолекулярные ОВР, реакции диспропорционирования (или самоокисления-самовосстановления) и внутримолекулярные ОВР. Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции Окислитель и восстановитель находятся в разных веществах; обмен электронами в этих реакциях происходит между различными атомами или молекулами: S 0 + O2 0 S +4O2 -2 S - восстановитель; O2 - окислитель Cu+2O + C +2O Cu0 + C +4O2 CO - восстановитель; CuO - окислитель Zn0 + 2HCl Zn+2Cl2 + H2 0 Zn - восстановитель; HСl - окислитель Mn+4O2 + 2KI-1 + 2H2SO4 I2 0 + K2SO4 + Mn+2SO4 + 2H2O KI - восстановитель; MnO2 - окислитель. Сюда же относятся реакции между веществами, в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления 2H2S -2 + H2S +4O3 3S 0 + 3H2O Внутримолекулярные окислительно- восстановительные реакции Во внутримолекулярных реакциях окислитель и восстановитель находятся в одной и той же молекуле. Внутримолекулярные реакции протекают, как 7 правило, при термическом разложении веществ, содержащих окислитель и восстановитель. 2KCl+5O3 -2 2KCl-1 + 3O2 0 Cl+5 - окислитель; О-2 - восстановитель N-3H4N+5O3 – t° N2 +1O + 2H2O N+5 - окислитель; N-3 - восстановитель 2Pb(N+5O3 -2 )2 2PbO + 4N+4O2 + O2 0 N+5 - окислитель; O-2 - восстановитель (N-3H4)2Cr2 +6O7 – t° Cr2 +3O3 + N2 0 + 4H2O Cr+6 - окислитель; N-3 - восстановитель. Диспропорционирование - окислительно-восстановительная реакция, в которой один элемент одновременно повышает и понижает степень окисления. Cl2 0 + 2KOH KCl+1O + KCl-1 + H2O 3K2Mn+6O4 + 2H2O 2KMn+7O4 + Mn+4O2 + 4KOH 3HN+3O2 HN+5O3 + 2N+2O + H2O 2N+4O2 + 2KOH KN+5O3 + KN+3O2 + H2O Для составления окислительно-восстановительных реакций используют метод электронного баланса. Составление уравнения окислительно-восстановительной реакции осуществляют в несколько стадий. 1. Записывают схему уравнения с указанием в левой и правой частях степеней окисления атомов элементов, участвующих в процессах окисления и восстановления. 2. Определяют число электронов, приобретаемых или отдаваемых атомами или ионами. 3. Уравнивают число присоединённых и отданных электронов введением множителей, исходя из наименьшего кратного для коэффициентов в процессах окисления и восстановления. 4. Найденные коэффициенты (их называют основными) подставляют в уравнение реакции перед соответствующими формулами веществ в левой и правой частях. 5. Пример 1. Реакция алюминия с серой. Записываем схему реакции и указываем изменение степеней окисления: Атом серы присоединяет два электрона, изменяя свою степень окисления от 0 до –2. Он является окислителем. Атом алюминия отдаёт три электрона, изменяя свою степень окисления от 0 до +3. Он является восстановителем. Составляем уравнение электронного баланса и уравниваем число присоединённых и отданных электронов Подставляем найденные коэффициенты в уравнение реакции и окончательно получаем: Пример 2. Окисление фосфора хлором. Записываем схему реакции и указываем изменение степеней окисления: Степень окисления хлора изменяется от 0 до –1, при этом молекула хлора присоединяет два электрона. Хлор является окислителем. Атом фосфора отдаёт пять электронов, изменяя свою степень окисления от 0 до +5. Он является восстановителем. Составляем уравнение электронного баланса и уравниваем число присоединённых и отданных электронов: Электронное уравнение для хлора записывают именно так, поскольку окислителем является молекула хлора, состоящая из двух атомов, и каждый из этих атомов изменяет свою степень окисления от 0 до –1. Коэффициент 5 относится к молекуле хлора в левой части уравнения, а количество атомов хлора в правой части уравнения 5 × 2 = 10. Подставляем найденные коэффициенты в уравнение реакции и окончательно получаем: Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты, определите окислитель и восстановитель в уравнении реакции, схема которой: 1. Al + H2O + KNO3 + KOH → K[Al(OH)4] + NH3↑. 2. KNO3 + Al → KAlO2 + Al2O3 + N2. 3. Na2O2 + H2SO4 + KMnO4 → O2↑ + MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O. 4. NaCl + H2SO4 + MnO2 → Cl2 + MnSO4 + Na2SO4 + H2O. 5. NaCl + H2SO4 + KMnO4 → Cl2 + MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O. опорный конспект
Ответ нейросети
15 мая 2025 12:24
Понравился ответ?
Задай свой вопрос
Напиши любую задачу или вопрос, а нейросеть её решит



