|
|
Окислительно – восстановительные реакции.Окислительно – восстановительными называют такие химические реакции, в которых изменяются степени окисления элементов участвующих в реакции веществ. 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, например Cl-, отдает 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+ Mn+2 -4e = Mn+6
Восстановление – это процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом. Если атом присоединяет электроны, то он превращается в отрицательно заряженный ион
S0 +2e = S2-
Если положительно заряженный ион принимает электроны, то величина его заряда уменьшается
Mn+7 +5e = Mn+2
или ион может перейти в нейтральный атом
Al3+ +3e = Al0
Окислителем является атом, молекула или ион, принимающий электроны. Восстановителем является атом, молекула или ион, отдающий электроны. Окислитель в процессе реакции восстанавливается, а восстановитель – окисляется. Расчет коэффициентов уравнений окислительно-восстановительных реакций с помощью ионно-электронных схем. Используя схемы электронного баланса, можно поставить коэффициенты в уравнении ОВ реакции к окислителю, восстановителю, восстановительной и окислительной формам. Ионно – электронная схема дает возможность поставить коэффициенты и к ионам Н+ и ОН-, и к молекулам H2O. При составлении уравнений полуреакций малорастворимые соли, слабые электролиты и газообразные вещества следует писать в молекулярном виде. Ионно – электронные схемы составляются различно в зависимости от реакции среды. Реакции в среде сильных кислот. Если ОВР происходит в среде, содержащей сильную кислоту, то в ионно – электронных полуреакциях рационально применять в случае необходимости ионы водорода и молекулы воды. При этом если нужно отнять у соединения атом кислорода, то его связывают в молекулу H2O.
ЭОn + 2H+
а если нужно добавить атом кислорода, то добавляют молекулу H2O, при этом освобождаются два иона Н+
ЭОn + H2O
Пример № 1 При окислении сульфита натрия азотной кислотой получается сульфат натрия и оксид азота (II) Решение. Na2SO3 + HNO3 При этом сульфит – ион переходит в сульфат – ион SO32- + H2O -2e = SO42- + 2H+ Так как общий заряд левой части полуреакции равен 2-, а правый- нулю, то такой переход описывается потерей двух электронов. Нитрат – ион переходит в NO NO3- + 4H+ +3e = NO + 2H2O Объединим две полуреакции SO32- + H2O -2e = SO42- + 2H+ 3 NO3- + 4H+ +3e = NO + 2H2O 2 Суммируем две полуреакции с учетом электронов
3SO32- + 3H2O + 2NO3- + 8H+ = 3SO42- + 6H+ + 2NO + 4H2O Сократимподобные 3SO32-+ 2NO3- + 2H+ = 3SO42 + 2NO +H2O Оставшиеся коэффициенты перенесем в уравнение реакции 3Na2SO3 + 2HNO3
Пример № 2 При окислении пероксида водорода дихроматом калия в сернокислой среде образуются сульфат хрома(III) и кислород Решение. K2Cr2O7 + H2O2 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + O2 + …
Cr2O72- + 14H+ +6e = 2Cr3+ + 7H2O 2 1 H2O2 – 2e = O2 + 2H+ 6 3
Cr2O72- + 14H+ + 3H2O2 = 2Cr3+ + 7H2O + 3O2 + 6H+ Cr2O72- + 8H+ + 3H2O2 = 2Cr3+ + 7H2O + 3O2
K2Cr2O7 + 3H2O2 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 +3O2 + 7H2O + K2SO4 Реакции в среде сильных оснований. Если ОВР происходит в среде, содержащей сильное основание, то в ионно – электронных полуреакциях рационально применять в случае необходимости только гидроксид – ионы или молекулы воды. При этом если нужно отнять у соединения атом кислорода, то добавляют молекулу воды и освобождаются два гидроксид – иона
ЭОn + H2O
а если нужно добавить атом кислорода, то добавляют два гидроксид – иона и получается молекула воды
ЭОn + 2(ОН-)
Пример № 3 При окислении серы в среде гидроксида натрия гипохлоритом натрия получают сульфат и хлорид натрия Решение. S + NaClO + NaOH S + 8OH- -6e = SO42- + 4H2O 1 ClO- + H2O +2e = Cl- + 2OH- 3
S + 8OH- + 3ClO- + 3H2O = SO42- + 4H2O + 3Cl- + 6OH- S + 2OH- + 3ClO- = SO42- +H2O + 3Cl- S + 3NaClO + 2NaOH
Реакции в среде, не содержащей ни сильных кислот, ни сильных оснований. Если ОВР происходит в среде, не содержащей ни сильной кислоты, ни сильного основания, то в ионно – электронных схемах в левую часть полуреакции рекомендуется в случае необходимости добавлять только воду. При этом если нужно отнять кислород, то добаляют молекулу воды и получают два гидроксид – иона
ЭОn + H2O
а если нужно добавить атом кислорода, то добавляют молекулу воды, а получают два иона водорода
ЭОn + H2O
В правой части суммарного ионно – молекулярного уравнения не следует оставлять такие ионы, которые друг с другом могут образовывать соединения, например Н+ и ОН-.
Пример № 4 При окислении сульфита натрия перманганатом калия получается сульфат натрия и оксид марганца (IV) Решение. Na2SO3 + KMnO4 SO32- + H2O -2e = SO42- + 2H+ 3 MnO4- + 2H2O + 3e = MnO2 + 4OH- 2
3SO32- + 3H2O + 2MnO4- + 4H2O = 3SO42- + 6H+ + 2MnO2 + 8OH- 3SO32- + 7H2O + 2MnO4- = 3SO42- + 6H2O + 2MnO2 + 2OH- 3SO32- + H2O + 2MnO4- = 3SO42- + 2MnO2 + 2OH-
3Na2SO3 + 2KMnO4+ H2O
Задачи для самостоятельного решения. 1) Составьте уравнения реакций с помощью ионно – электронных схем а) Cl2 + SO2 + H2O б) Br2 + Na2SO4 + H2O в) I2 + SO2 + H2O г) Cl2 + FeSO4 + KOH д) Br2 + SnCl2 + NaOH е) I2 + K2SnO2 + KOH ж) Br2 + Fe(OH)2 + NaOH з) O2 + Fe(OH)2 + H2O и) O2 + SnCl2 + HCl = H2SnCl6 + … к)O2 + SnCl2 + NaOH = Na2SnO3 + … л) Cl2 + KI = I2 + … м)Cl2 + KI + H2O = KIO3 + … н)Cl2 + KBr = Br2 + …
|
|
ЭОn-1 + H2O