Окислительно-восстановительные реакции — КиберПедия 

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Окислительно-восстановительные реакции



Окислительно-восстановительными называются реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Под степенью окисления (п) понимают тот условный заряд атома, который вычисляется исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Иными словами: степень окисления это тот условный заряд, который приобрел бы атом элемента, если предположить, что он принял или отдал то или иное число электронов.

Окисление-восстановление – это единый, взаимосвязанный процесс. Окисление приводит к повышению степени окисления восстановителя, а восстановление – к ее понижению у окислителя.

Повышение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях; окислитель принимает электроны, а восстановитель их отдает. При этом не имеет значения, переходят ли электроны от одного атома к другому полностью и образуются ионные связи или электроны только оттягиваются к более электроотрицательному атому и возникает полярная связь. О способности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окислительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окислении атомов окислителя и восстановителя.

Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и. проявляет только восстановительные свойства. Атом же элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.


Например:

N5+ (HNO3) S6+ (H2SO4) проявляют только окислительные свойства;

N4+ (NO2) S4+ (SO2)

N3+ (HNO2)

N2+ (NO) S2+ (SO) проявляют окислительные и восстанови-

N1+ (N2O) тельные свойства;

N0 (N2) S0 (S2; S8)

N-1 (NH2OH) S-1 (H2S2)

N2- (N2H4)

N3- (NH3) S2- (H2S) проявляют только восстановительные свойства.

При окислительно-восстановительных реакциях валентность атомов может и не меняться. Например, в окислительно-восстановительной реакции Н20 + С120 = 2H+Cl валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Изменилась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных данным атомом, и поэтому знака не имеет. Степень же окисления имеет знак плюс или минус.

Пример 1. Исходя из степени окисления (п) азота, серы и марганца в соединениях NH3, HNO2, HNO3, H2S, H2SO3, H2SO4, MnO2, KMnO4, определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.



Решение. Степень окисления п (N) в указанных соединениях соответственно равна: –3 (низшая), + 3 (промежуточная), +5 (высшая); п (S) соответственно равна:
–2 (низшая), +4 (промежуточная), +6 (высшая); п (Мn) соответственно равна: +4 (промежуточная), +7 (высшая). Отсюда: NH3, H2S – только восстановители; HNO3, H2SO4, KMnO4 – только окислители; HNO2, H2SO3, MnO2 – окислители и восстановители.

Пример 2. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами: a) H2S и Hl; б) Н2S и H2SO3; в) H2SO3 и НСlO4?

Решение. а) Степень окисления в H2S n (S) = –2; в Hl n (l) = –1. Так как и сера, и йод находятся в своей низшей степени окисления, то оба взятые вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут; б) в H2S n (S) = –2 (низшая); в H2SO3 n (S) = +4 (промежуточная). Следовательно, взаимодействия этих веществ возможно, причем H2SO3 является окислителем; в) в H2SO3 п (S) = +4 (промежуточная); в НСlО4 п (Cl) = +7 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать. H2SO3 в этом случае будет проявлять восстановительные свойства.

Пример 3. Составьте уравнения окислительно-восстановительной реакции, идущей по схеме:

+ 7 +3 +2 +5

КМnО4 + Н3РО3 + H2SO4 ® MnSO4 + Н3РО4 + K2S04 + Н2О

Решение. Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

 
 


восстановитель 5 P3+ – 2e = P5+ процесс окисления

окислитель 2 Mn7+ + 5e = Mn2+ процесс восстановления

 

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов десять. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид:



2КМnО4 + 5Н3РО3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Н3РО4 + K2SO4 + ЗН2О

Пример 4.Составьте уравнение реакции взаимодействия цинка с концентрированной серной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней.

Решение. Цинк, как любой металл, проявляет только восстановительные свойства. В концентрированной серной кислоте окислительную функцию несет сера (+6). Максимальное восстановление серы означает, что она приобретает минимальную степень окисления. Минимальная степень окисления серы как р-элемента VIA группы равна –2. Цинк как металл IIВ группы имеет постоянную степень окисления +2. Отражаем сказанное в электронных уравнениях:

 
 


восстановитель 4 Zn0 – 2e = Zn2+ процесс окисления

окислитель 1 S6+ + 8e = S2– процесс восстановления

 

Составляем уравнение реакции:

4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4+ H2S + 4H2O

Перед H2SO4 стоит коэффициент 5, а не 1, ибо четыре молекулы H2SO4 идут на связывание четырех ионов Zn2+.

Контрольные вопросы

221. Исходя из степени окисления хлора в соединениях HCl, НС1О3, НСlO4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

KBr + KBrO3 + H2SO4 ® Br2 + K2SO4 + Н2О

222. Реакции выражаются схемами:

Р + НlO3+ Н2О ® Н3РО4 + Hl

H2S + Cl2 + Н2О ® H2SO4 + HCl

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое – восстанавливается.

223. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:

As3– ® As5+; N3+ ® N3–; S2– ® S0

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

Na2SO3 + КМnО4 + Н2О ® Na2SO4 + МnО2 + КОН

224. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН3, Н3РО4, H3PO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

PbS + HNO3 ® S + Pb(NO3)2 + NO + H2O

225. См. условие задачи 222.

P + HNO3 + H2O ® H3PO4 + NO

KMnO4 + Na2SO3 + KOH ® K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

226. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:

Mn6+ ® Mn2+; Cl5+ ® Cl; N3– ® N5+

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

Сu2О + HNO3 ® Cu(NO3)2 + NO + H2O

227. См. условие задачи 222.

HNO3 + Ca ® NH4NO3 + Ca(NO3)2 + Н2О

K2S + KMnO4 + H2SO4 ® S + K2SO4 + MnSO4 + H2O

228. Исходя из степени окисления хрома, йода и серы в соединениях K2Cr2O7, KI и H2SO3, определите; какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

NaCrO2 + РbО2 + NaOH ® Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2O

229. См. условие задачи 222.

H2S + Cl2 + H2O ® H2SO4 + HCl

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

230. См. условие задачи 222.

KClO3 + Na2SO3 ® КСl + Na2SO4

KMnO4 + HBr ® Br2 + KBr +MnBr2 + H2O

231. См. условие задачи 222.

Р + НСlO3 + Н2О ® Н3РО4 + НСl

H3AsO3 + КМnО4 + H2SO4 ® H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

232. См. условие задачи 222.

NaCrO3 + Вr2 + NaOH ® Na2CrO4 + NaBr + Н2О

FeS + HNO3 ® Fe(NO3)2 + S + NO + H2O

233. См. условие задачи 222.

HNO3 + Zn ® N2O + Zn(NO3)2 + H2O

FeSO4 + KClO3 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + KCl + H2O

234. См. условие задачи 222.

K2Cr2O7 + HCl ® Cl2+ CrCl3 + KCl + H2O

Au + HNO3 + HCl ® AuCl3 + NO + H2O

235. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) NH3 и КМnО4; б) HNO2 и Hl; в) НСl и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

КМnО4 + КNО2 + H2SO4 ® MnSO4 + KNO3+ K2SO4 + H2O

236. См. условие задачи 222.

HCl + СrО3 ® Сl2 + CrCl3 + Н2О

Cd + КМnО4 + H2SO4 ® CdSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

237. См. условие задачи 222.

Сr2О3 + КСlO3 + КОН ® К2СrО4 + КСl + Н2О

MnSO4 + РbО2 + HNO3 ® НМnО4 + Pb(NO3)2 + PbSO4 + Н2О

238. См. условие задачи 222.

H2SO3 + НСlO3 ® H2SO4 + HCl

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + Н2О

239. См. условие задачи 222.

l2 + Cl2 + Н2О ® НlO3 + HCl

K2Cr2O7 + H3PO3 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + H3PO4 + K2SO4 + H2O

240. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) РН3 и НВr; б) К2Сr2О7 и Н3РО3; в) HNO3 и H2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

AsH3 + HNO3 ® H3AsO4 + NO2 + H2O






Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...





© cyberpedia.su 2017 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

0.018 с.