Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно - восстановительные реакции (ОВР)

РЕАКЦИИ, ПРОТЕКАЮЩИЕ С ИЗМЕНЕНИЕМ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ, НАЗЫВАЮТСЯ ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫМИ .

СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ – УСЛОВНЫЙ ЗАРЯД АТОМА В СОЕДИНЕНИИ, ВЫЧИСЛЕННЫЙ ИЗ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ, ЧТО ОНО СОСТОИТ ТОЛЬКО ИЗ ИОНОВ.

• «─» степень окисления имеют атомы, которые приняли электроны от других атомов или в их сторону смещены связующие электронные облака.

• «+» степень окисления имеют атомы, которые отдали свои электроны другим атомам.

• «0» степень окисления имеют атомы в молекулах простых веществ.

Правила определения степени окисления

• самый электроотрицательный элемент, во всех соединениях -1 .

• за исключением гидридов металлов

• постоянная степень окисления –2 , за исключением:

пероксида водорода

фторида кислорода

• фторида кислорода

• В пероксидах и дисульфидах содержатся двухатомные мостики [- O - O -], [- S - S -] - степени окисления атомов O и S этих соединениях равна ─1 .

• Атомы элементов I - III групп ПС , отдающие свои электроны, имеют постоянную «+» степень окисления, равную номеру группы.

Исключение: Cu (+1,+2),

Au (+1,+3),

Hg (+1,+2).

• Атомы элементов главных подгрупп IV - VI групп могут проявлять несколько степеней окисления.

• Высшую «+», равную номеру группы Промежуточную, на 2 единицы меньше, чем высшая, Низшую «─», равную разности между номером группы и число 8
• Высшую «+», равную номеру группы
• Промежуточную, на 2 единицы меньше, чем высшая,
• Низшую «─», равную разности между номером группы и число 8

Исключение: N (+1,+2,+3,+4,+5, -3)

• Исключение: N (+1,+2,+3,+4,+5, -3)

• Атомы металлов могут иметь только «+» степень окисления.

• Атомы элементов VII группы, главной подгруппы – галогены (кроме фтора) могут иметь в соединениях все нечетные степени окисления от ─1 до +7 (─1, +1, +3,+5,+7)

• Алгебраическая сумма степеней окисления в соединение равна 0, а в сложном ионе – заряду иона.

Окислители и восстановители

• Окислением называется процесс отдачи электронов, степень окисления атома при этом повышается:

Al 0 - 3ē → Al +3

S ―2 - 8ē → S +6

• Восстановлением называется процесс присоединения электронов, степень окисления при этом понижается:

S 0 + 2ē → S ―2

Al +3 + 3ē → Al 0

• Вещества, атомы которых присоединяют электроны, называются окислителями.

В процессе реакции окислители восстанавливаются .

• Вещества, атомы которых отдают электроны, называются восстановителями.

В реакции восстановители окисляются .

Окислителями могут быть:

Неметаллы в свободном состоянии;

Неметаллы и металлы в высшей степени окисления;

Восстановителями могут быть:

Металлы и водород в свободном состоянии;

Металлы и неметаллы в низшей степени окисления.

Вещества, в состав которых входит элемент в промежуточной степени окисления, проявляют окислительно – восстановительную двойственность : по отношению к окислителю они являются восстановителями, а по отношению к восстановителям – окислителями.

ОВР - это единство 2 противоположных процессов – окисления и восстановления. Число электронов, которое отдает восстановитель, равно числу электронов, которое присоединяет окислитель.

Классификация ОВР

1. Реакции межмолекулярного и межатомного окисления-восстановления (атомы повышающие и понижающие степень окисления входят в состав разных молекул):

2 KI ― + Cl 2 0 → 2 KCl ― + I 2 0

2. Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления (атомы, изменяющие степени окисления входят в состав одной молекулы):

2 Na N +5 O 3 ―2 → 2 NaN +3 O 2 + O 2 0

3 . Реакции диспропорционирования (повышает и понижает степень окисления атом одного и того же элемента):

Cl 2 0 + KOH → KCl + O + KCl ― +Н 2 О

Реакции межмолекулярного и межатомного окисления-восстановления уравниваются слева направо.

Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления и диспропорционирования – справа налево.

Составление уравнений ОВР методом электронного баланса

Пример 1. MnS +HNO 3 → MnSO 4 + NO + H 2 O

1. Определяют степени окисления всех атомов и атомы, изменившие степень окисления:

Mn +2 S ―2 + H + N +5 O 3 ―2 →

Mn +2 S +6 O 4 ―2 + N +2 O ―2 + H 2 + O ―2

2. Составляют схемы процессов окисления и восстановления.

3 . Записывается число отданных и число принятых электронов, для этих чисел находится наименьшее общее кратное, разделив которое на число отданных и принятых электронов, получаем коэффициенты перед MnS и HNO 3 :

S ―2 - 8 ē → S +6 8 24 3 - окисление

N +5 + 3 ē → N +2 3 8 – восстановление

MnS – восстановитель; HNO 3 – окислитель.

4. Найденные коэффициенты (основные коэффициенты) проставляются в левую часть уравнения (межмолекулярная ОВР), затем уравнивают элементы изменившие степень окисления в правой части уравнения:

3 MnS + 8 HNO 3 → 3 MnSO 4 + 8 NO + H 2 O

5. В последнюю очередь уравнивают атомы Н.

3 MnS +8 HNO 3 → 2 MnSO 4 + 8 NO + 4 H 2 O

6. Для проверки - подсчитывают число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения.

В левой части уравнения 24 атома кислорода, в правой части – то же 24 атома кислорода.

Последовательность:

• Основные коэффициенты;
• Металлы;
• Неметаллы;
• Н;
• Проверка по О.

Пример 2. При составлении полуреакций окисления и восстановления следует исходить из общего числа атомов, изменивших степень окисления.

Sn +2 Cl 2 + K 2 Cr 2 +6 O 7 + HCl → Sn +4 Cl 4 + Cr +3 Cl 3 + KCl + H 2 O

В левой части уравнения 2 атома хрома , поэтому число принятых электронов рассчитывается с учетом этого.

Sn + 2 - 2 ē → Sn + 4 2 6 3 - окисление

2 Cr + 6 + 2 ∙ 3 ē → 2 Cr + 3 6 1 - восстановление

SnCl 2 – восстановитель;

K 2 Cr 2 O 7 – окислитель.

Найденные коэффициенты проставляются в левую часть уравнения, т.к. ОВР является межмолекулярной.

3 Sn +2 Cl 2 + 1 K 2 Cr 2 +6 O 7 + 14 HCl →

3 Sn +4 Cl 4 + 2 Cr +3 Cl 3 + 2 KCl + 7 H 2 O

Пример 3. Если число атомов, изменивших степень окисления больше 2, то коэффициенты определяют по сумме отданных и принятых электронов:

As 2 S 3 + HClO 3 + Н 2 О → H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + HCl

As 2 +3 S 3 ―2 + HCl +5 O 3 + Н 2 О →

H 3 As +5 O 4 + H 2 S +6 O 4 + HCl ―

Степень окисления изменяют 3 атома :

S , As , Cl .

2 As +3 - 2 • 2 ē → 2 As +5 4 28 84 3 – ок-ие

3S ―2 - 3• 8 ē → 3S +6 24

Cl +5 + 6ē → Cl ― 6 6 14 - вос-ие

3 As 2 S 3 + 14 HClO 3 + 18 Н 2 О → 6 H 3 AsO 4 +

9 H 2 SO 4 + 14 HCl

As 2 S 3 – восстановитель;

HClO 3 – окислитель.