Основные положения теории окислительно-восстановительных реакций

1. Окисление – процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом.

Пример: ; ; ; .

2. Восстановление – процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом.

Пример: ; ; .

3. Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, называются восстановителями. Во время реакции они окисляются.

Атомы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями. Во время реакции они восстанавливаются. Так как атомы, молекулы и ионы входят в состав определенных веществ, то и эти вещества, соответственно, называются восстановителямиилиокислителями (табл. 10.1).

4. Окисление всегда сопровождается восстановлением, и наоборот, восстановление всегда связано с окислением, что можно выразить уравнениями:

 

Восстановитель	—		↔	Окислитель
Окислитель	+		↔	Восстановитель

 

Причем число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем.

 

Таблица 10.1 – Важнейшие восстановители и окислители

 

Восстановители	Окислители
Атомы металлов (s-, d-, f- элементы), водород, углерод	Атомы р-элементов, имеющие на внешнем энергетическом уровне от 7 до 4 электронов. Самые сильные окислители – атомы галогенов и кислород, самые слабые – атомы IVА – группы
Отрицательно заряженные ионы неметаллов ( , , и др.)	Ионы металлов в высокой степени окисления ( и др.)
Сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в состоянии промежуточных степеней окисления , , , , и др.	Сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металла и неметалла в состоянии высокой степени окисления ( , , , , , и ее соли, , и др.)
Электрический ток на катоде	Озон (О3), пероксид водорода Н2О2 (может быть и восстановителем), персульфат аммония , царская водка, смесь концентрированных кислот: азотной и плавиковой и др.
	Электрический ток на аноде

 

Основные типы реакций ОВР

Различают три типа окислительно-восстановительных реакций: межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции самоокисления- самовосстановления (диспропорционирования).

Межмолекулярные окислительно-восстановительных реакции – это реакции, в которых ион-окислитель и ион-восстановитель находятся в разных веществах, например:

 

4

3

 

 

1

3

 

Или в ионной форме:

 

1

6

 

Внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции имеют место там, где ион-окислитель и ион-восстановитель находятся в молекуле одного вещества, например:

2

3

 

2

1

 

1

1

В реакциях самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования) молекулы одного и того же вещества реагируют друг с другом и как окислитель, и как восстановитель:

1

2

или в ионно-электронной форме

1

2

 

Существуют два метода составления окислительно-восстановительных реакций: метод электронного баланса и ионно-электронный или полуреакций.

1.Метод электронного баланса, в основе которого лежит правило: общее число электронов, которые отдает восстановитель, всегда равно общему числу электронов, которые присоединяет окислитель.

Составление уравнений ОВР методом электронного баланса.

а) Составить схему реакции – написать формулы исходных и полученных веществ, а также веществ, образующих соответствующую среду.

б) Определить их степени окисления.

Например, для реакции перманганата калия с сероводородом в сернокислой среде:

.

Из схемы видно, что изменились степени окисления марганца от +7 до +2 и серы от –2 до 0.

в) Составить вспомогательную электронную схему для нахождения коэффициентов у восстановителя и окислителя:

2

5

Здесь за вертикальной чертой 10 – наименьшее общее кратное, т. е. общее число электронов, участвующих в ОВР, а 2 – количество атомов марганца, принимающее десять электронов от пяти атомов серы.

Получим:

↓.

в) Коэффициенты веществ, обусловливающих характер среды (кислота, щелочь или вода), подбираются в последнюю очередь. Число молекул серной кислоты, участвующих в реакции, определяем по кислотным остаткам в правой части уравнения. Их три, следовательно, необходимо взять три молекулы H₂SO₄ в левой части уравнения.

.

Если коэффициенты подобраны правильно, то число атомов каждого элемента в обеих частях уравнения равны.

2. Ионно-электронный метод основан на составлении уравнений полуреакций восстановления иона (молекулы)-окислителя и окисления иона (молекулы)-восстановителя и последующем суммировании этих полуреакций.

При этом следует учитывать количество атомов кислорода в исходных веществах и в продуктах реакции:

а) если исходный ион (молекула) содержит больше атомов кислорода, чем продукт реакции, то избыток атомов кислорода в кислой среде связывается ионами водорода с образованием молекул воды; в нейтральной и щелочной среде кислород реагирует с молекулами воды с образованием гидроксид-ионов (табл. 10.2);

б) если исходный ион (молекула) содержит меньшее число атомов кислорода, чем образующееся соединение, то недостаток их атомов компенсируется в кислых и нейтральных растворах за счет молекул воды; в щелочных растворах – за счет гидроксид-ионов (табл. 10.2).

Количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения должно быть одинаково.

 

Таблица 10.2 – Баланс атомов кислорода в ОВР, протекающих в различных средах

 

Число атомов О в исходных веществах	Среда
кислая	нейтральная	щелочная
избыток
недостаток

 

Аппаратура и материалы:

 

Штатив с пробирками; стеклянные пипетки, фильтровальная бумага, наждачная бумага, железные гвозди, дистиллированная вода.

Жидкие реактивы: CuSO₄, I₂, свежеприготовленные 0.5 н. растворы Na₂SO₃, KMnO₄, H₂SO₄, NaOH, KNO₂, FeCl₃ или Fe₂(SO₄)₃, KI, раствор крахмала.

Методика и выполнение работы:

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Delphi. Основные характеристики и терминология
2. I. Основные профессиональные способности людей (Уровень 4)
3. II. ОСНОВНЫЕ ЖАЛОБЫ БОЛЬНОГО
4. II. Основные расчетные величины индивидуального пожарного риска
5. VIII. Основные направления просветительской, популяризаторской и коммуникативной деятельности библиотек
6. XVI. Основные правовые системы современности.
7. А. Жизненный цикл продукта и его основные стадии. Оценка конкурентоспособности продукта
8. Авторитарный режим: основные черты и виды
9. АДАПТАЦИИ К ПАРАЗИТИЧЕСКОМУ ОБРАЗУ ЖИЗНИ. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ
10. Анализ финансового положения предприятия
11. Анатомо-физиологические особенности кроветворения, классификация, основные синдромы.
12. Анатомо-физиологические особенности, основные синдромы и классификация