Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ-ВОСТАНОВЛЕНИЯ
Окислительно-востановительными реакциями называются реакции, в результате которых атомы химических элементов в составе реагирующих веществ изменяют свою степень окисления. Окисление — это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом. Если атом отдает свои электроны, то он приобретает положительный заряд: Zn0 –2e = Zn2+ Если отрицательно заряженный ион (заряд -1), например Сl-, отдает 1 электрон, то он становится нейтральным атомом: Cl– –1e = Cl0 Если положительно заряженный ион или атом отдает электроны, то величина его положительного заряда увеличивается соответственно числу отданных электронов: Fe2+ –1e = Fe3+, S4+ –2e = S2+, Mn2+ –4e = Mn6+. Восстановление — это процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом. Если атом присоединяет электроны, то он превращается в отрицательно заряженный ион: S0 + 2e = S2–, Br0 + 1e = Br–.
Если положительно заряженный ион принимает электроны, то величина его заряда уменьшается: S6+ +2e = S4+, Mn7+ +5e = Mn2+. или он может перейти в нейтральный атом: H+ + 1e = H0, Al3+ + = Al0. Окислителем является атом, молекула или ион, принимающий электроны. Восстановителем является атом, молекула или ион, отдающий электроны. Окислитель в процессе реакции восстанавливается, восстановитель — окисляется. Следует помнить, что рассмотрение окисления (восстановления) как процесса отдачи (и принятия) электронов атомами или ионами не всегда отражает истинное положение, так как во многих случаях происходит не полный перенос электронов, а только смещение электронного облака от одного атома к другому. Примеры решения задач. Пример 1. Написать уравнение окислительно-востановительной реакции. Расставить степень окисления каждого химического элемента. Составить уравнение электронного баланса. Определить окислитель и восстановитель, расставить коэффициенты, придерживаясь определенной последовательности. В начале уравнивают атомы металлов, затем не металлов, затем кислотные остатки, кислород и водород. 2K+1Mn+7O4− 2+ 3H2+1S+6O4− 2 + 5K+1N+3O2− 2 =2 Mn+2S+6O4− 2 + K2+1S+6O4− 2 + 5K+1N+5O3− 2 +3H2+1O− 2 Mn+7 → +5e = Mn+2 окислитель, восстановление N+3 → − 2 e = N+5 восстановитель, окисление Лабораторная работа № 7. Окислительно-восстановительные реакции. Опыт 1. Окислительные свойства атомов элементов в высшей степени окисления В три пробирки внесите по 3-4 капли сероводородной воды. В первую пробирку прибавьте 2-3 капли концентрированной серной кислоты (плотность 1, 84 г/см3). Помутнение раствора обусловлено образованием серы в результате взаимодействия S–2 и S+6. Какие свойства проявляла сера в каждой их этих степеней окисления? Напишите уравнение реакции. Во вторую пробирку добавьте 3-4 капли 2 н. хлороводородной кислоты. Почему не выпадает осадок? Добавьте в эту пробирку 1-2 капли раствора дихромата калия K2Cr2O7 до появления зеленой окраски, характерной для ионов Cr3+. Почему помутнел раствор? Напишите уравнение реакции и укажите восстановитель и окислитель. В третью пробирку внесите по 2-3 капли растворов сульфата марганца (II) и 2 н. азотной кислоты, добавьте один микрошпатель висмутата натрия NaBiO3. Появление малиново-фиолетовой окраски раствора указывает на окисление ионов Mn2+ висмутом в перманганат–ионы MnO4–. Напишите уравнение реакции, учитывая, что продуктами являются марганцевая кислота HMnO4 и нитрат висмута (III). Напишите электронные конфигурации атомов серы, хрома, висмута в их высших степенях окисления. Обоснуйте окислительные свойства этих атомов в данных степенях окисления. Опыт 2. Восстановительные свойства атомов элементов в низшей степени окисления. В две пробирки внесите по 2-3 капли бромной воды. В первую пробирку добавьте несколько капель сероводородной воды, во вторую – 25%-ного раствора аммиака. Что происходит с окраской растворов? Напишите уравнения реакций, учитывая, что одним из продуктов взаимодействия брома с сероводородом является сера, а во втором случае из аммиака образуется азот. Какие свойства в этих реакциях проявляли атомы серы и азота в соответствующих степенях окисления, а именно S–2, N–3? В третью пробирку внесите 2-3 капли иодида калия и добавьте хлорной воды. Какое вещество окрасило раствор в коричневый цвет? Напишите уравнение реакции. Чем являются ионы I– в данном окислительно-восстановительном процессе? Напишите электронные конфигурации атомов йода, серы и азота в отрицательных степенях окисления. Могут ли они являться окислителями в химических реакциях? Опыт 3. Окислительно-восстановительные свойства атомов элементов в промежуточной степени окисления В первую пробирку с раствором дихромата калия K2Cr2O7 и во вторую с раствором сульфида натрия Na2S внесите по нескольку капель 2 н. серной кислоты и по 2-3 микрошпателя сульфита натрия Na2SO3. Как изменилась окраска раствора в первой пробирке? Почему помутнел раствор во второй пробирке? Окислительные или восстановительные свойства проявляет в этих реакциях Na2SO3? Напишите уравнения реакций. Опыт 4. Внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции (разложение бихромата аммония) В фарфоровую чашку поместите горкой несколько микрошпателей кристаллического бихромата аммония (NH4)2Cr2O7. В вершину горки вставьте маленький кусочек ленты магния и зажгите ее. Через несколько минут наблюдается разложение соли. Напишите уравнение реакции. Какие элементы проявляют свойства окислителя, восстановителя? Опыт 5. Влияние среды на протекание окислительно-восстановительных реакций. В три пробирки внесите по 3-4 капли раствора перманганата калия. В одну пробирку добавьте 2-3 капли 2 н. раствора серной кислоты, во вторую – столько же воды, в третью – такое же количество раствора щелочи. Во все три пробирки внесите по два микрошпателя кристаллического нитрита калия и перемешайте растворы до полного растворения кристаллов. Через 3-4 минуты отметьте изменение окраски раствора во всех трех пробирках. Напишите уравнения реакций восстановления перманганата калия нитритом калия а) в кислой среде; б) в нейтральной среде; в) в щелочной среде. Укажите окраску полученных растворов. Наличием, каких ионов или веществ она обусловлена? Вопросы для самопроверки 1. Понятие окислитель и окисление, восстановитель и восстановление. Типы окислительно-восстановительных реакций. Примеры. 2. Окислительно-восстановительные потенциалы. Уравнение Нернста. Химическое равновесие в окислительно-восстановительных процессах (расчет свободной энергии Гиббса). 3. Уравнивание окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса. 4. Химические источники тока. Гальванические элементы. Коррозия металлов и ее профилактика. Задачи для контрольной работы 101-110. Составьте электронные уравнения и подберите коэффициенты в реакциях, соответствующих вашему заданию. Рассчитайте, сколько граммов окислителя требуется для восстановления 10 г соответствующего реакции восстановителя. 101. KMnO4+Na2S+H2SO4=K2SO4+MnSO4+Na2SO4+H2O
102. KMnO4+H2O2+H2SO4=K2SO4+MnSO4+O2+H2O
103. MnO2+HCl=MnCl2+Cl2+H2O
104. Cu+HNO3=Cu(NO3)2+NO+H2O
105. K2Cr2O7+Na2SO3+H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)+Na2SO4+H2O
106. FeSO4+KMnO4+H2SO4=Fe2(SO4)3+K2SO4+MnSO4+H2O
107. KMnO4+H2C2O4+H2SO4=K2SO4+MnSO4+CO2+H2O
108. KMnO4+KNO2+H2SO4=K2SO4+MnSO4+KNO3+H2O
109. Na2S+K2Cr2O7+H2SO4=Na2SO4+K2SO4+Cr2(SO4)3+H2O
110. KMnO4+HCl=Cl2+KCl+MnCl2+H2O СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Номенклатура солей неорганических кислот Нормальные (средние соли) Название солей составляется из названий соответствующей кислоты и металла, независимо от числа атомов металла и кислотных остатков, входящих в формулу соли. Пример: Са3 (РО4)2 – фосфат кальция, или фосфорнокислый кальций. Название солей ряда кислот приведены в таблице.
Кислые соли Название кислой соли образуется добавлением к названию средней соли приставки «гидро», означающей наличие одного не замещенного атома водорода в кислотном остатке. Если в кислотном остатке содержится два незамещенных атома водорода, то используется приставка «дигидро».
Примеры: CuHPO4 – гидрофосфат меди (II); Ca(HCO3)2 – гидрокарбонат кальция; NaH2PO4 – дигидрофосфат натрия; Ca(H2PO4)2 - дигидрофосфат кальция.
Основные соли Название основной соли образуется добавлением к названию средней соли приставки «гидроксо», означающей наличие незамещенной гидроксильной группы, связанной сатомом металла. Если с одним атомом металла связаны две не замещзенные гидроксильные группы, то используется приставка «дигидроксо». Примеры: CuOHNO3 – гидроксонитрат меди; Al(OH)2Cl – дигидроксохлорид алюминия; (CuOH)2SO4 – гидроксосульфат меди; (AlOH)2(PO4)2 – гидрофосфат алюминия.
Константы ионизации кислот и оснований
Стандартные электродные потенциалы для водных растворов
Соотношения между единицами Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 725; Нарушение авторского права страницы