Глава 8. Окислительно – восстановительные реакции. (16-18)

 

1) Сущность окислительно – восстановительного взаимодействия. Сопряженные окислительно – восстановительные пары. Количественная мера силы окислителя и восстановителя в сопряженной паре. Критерий направления протекания ОВР и критерий необратимости реакции. Укажите направление протекания следующий реакций:

а) 2 FeCl ₃ + 2 KI = FeCl ₂ + I ₂ + 2 KCl

б) 2 HI + S = I ₂ + H ₂ S

Окислительно – восстановительными реакциями называются химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов вследствие перераспределения электронов между ними.

Окислением называется процесс отдачи электронов атомов вещества, сопровождающийся повышением степени его окисления. (-e)

Восстановлением называется процесс присоединения электронов атомом вещества, сопровождающийся понижением степени его окисления. (+e)

В ходе окислительно – восстановительной реакции оба процесса идут одновременно, а общее число отданных электронов равно общему принятых.

Окислителем называется вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие электроны, т. е. окислитель – акцептор электронов. (+e^-)

Восстановителем называется вещество, в состав которого входят атомы, отдающие электроны, т.е. восстановитель – донор электронов. (-e^-)

Окислитель и его восстановленная форма, либо восстановитель и его окисленная форма составляет сопряжённую окислительно-восстановительную пару, а их взаимопревращения являются окислительно-восстановительными полуреакциями.

В любой окислительно-восстановительной реакции принимают участие две сопряжённые окислительно-восстановительные пары, между которыми имеет место конкуренция за электроны, в результате чего протекают две полуреакции: одна связана с присоединением электронов, то есть восстановлением, другая — с отдачей электронов, то есть окислением.

Так, в реакции:

3Zn + 4H₂SO₄à 3 ZnSO₄ + S + 4H₂O

Участвуют пары: Zn²⁺, Zn⁰ и SO₄^2-, S⁰ и протекают полуреакции:

3 | Zn⁰ – 2e^-à Zn²⁺    1 | S⁺⁶O₄^2- + 6e^- + 8H⁺à S⁰ + 4H₂O

Эквивалентом окислителя или восстановителя называется его частица (реальная или условная), которая, соответственно, присоединяет или отдает один электрон.

 

Окислительно - восстановительные реакции самопроизвольно протекают всегда в сторону превращения сильного окислителя в слабый сопряженный восстановитель или сильного восстановителя в слабый сопряженный окислитель.

 

Восстановительные потенциалы – количественная мера окислительно-восстановительной способности данной сопряженной окислительно восстановительной пары.

Стандартный восстановительный потенциал Ф⁰ – значение, которой принимает Ф при стандартных условиях: концентрация всех компонентов, участвующих в реакции, включая ионы воды H⁺ (в кислой среде) и OH^- (в щелочной среде), равна 1 моль/л, температура 298 К.

Суть окислительно – восстановительных реакций заключается в конкуренции за присоединение электрона между участвующими окислителями. При этом электрон присоединяет та сопряженная пара, окисленная форма которой сильнее его удерживает.

ЭДС окислительно – восстановительной реакции в стандартных условиях (E⁰) численно равна разности стандартных потенциалов сопряженных окислительно – восстановительных пар, участвующих в реакции: E⁰= ф⁰­­_ок – ф⁰_восст> 0.

Условием самопроизвольного протекания окислительно – восстановительной реакции является положительное значение ее ЭДС.

Если |E⁰| > 0.35 В, то реакций необратима.

Укажите направление протекания следующий реакций:

а) 2FeCl₃ + 2KI => FeCl₂ + I₂ + 2KCl

ф⁰_восст (I₂⁰,I^-) = +0,54 В

ф⁰_окисл (Fe⁺³, Fe⁺²) = +0,77 В

E⁰= ф⁰­­_ок – ф⁰_восст= 0,77 В – 0,54 В = 0,23 В > 0 (самопроизвольно протекает прямая реакция)

б) 2HI + S = I₂ + H₂S

ф⁰_окисл (I₂⁰,I^-) = +0,54 В

ф⁰_восст (S⁰, S^2-) = 0,17 В

E⁰= ф⁰­­_ок – ф⁰_восст= 0,54, В - 0,17 В = 0,37 В > 0 (самопроизвольно протекает прямая реакция)

Учебник: 208-215.

 

2) Типы окислительно – восстановительных реакций:

а) внутримолекулярные,

б) диспропорционирования (простых веществ, оксидов и солей),

в) межмолекулярные. ОВР. Приведите примеры. Типы окислительно – восстановительных реакций в живом организме.

А ) Межмолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например:

Н₂S + Cl₂ → S + 2HCl

Б) Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — реакции, в которых один и тот же элемент выступает и как окислитель, и как восстановитель, например:

Cl₂ + H₂O → HClO + HCl

В) Внутримолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:

2H₂O → 2H₂ + O₂

 

3) Влияние внешних факторов на протекание окислительно – восстановительных реакциях. Рассмотрите это влияние на следующих реакциях:

Факторы: концентрация реагента, температура реакции, наличие катализатора, влияние характера среды.

а) Zn + H₂SO₄ (разб.) = …; Zn + H₂SO₄ (конц.) = …;

Zn0 + H+1₂SO₄ (разб.) = Zn+2SO4 + H20 (окислитель H+)

Zn0 + H₂S+6O₄ (конц.) = 3Zn+2SO4 + S0 + 4H2O (окислитель S+6)

б) Cl₂ + KOH (холод) = …; Cl₂ + KOH (горяч.) = …;

Cl₂⁰ + KOH (холод) = K-1Cl + KCl+1O + H2O

Cl₂ + KOH (горяч.) = 5K-1Cl + KCl+5O3 + 3H2O

в) KMnO₄ + Na₂SO₃ + (1) H₂SO₄ = … + (2) H₂O = … + (3) NaOH (в картинке KOH(!) будьте осторожны)

Учебник: 211.