ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

 

Окислительно-восстановительными называются реакции, которые сопровождаются изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, возникающий вследствие разности электроотрицательностей и рассчитанный из предположения, что молекула состоит только из ионов. Окисление – это процесс отдачи электронов, который приводит к повышению степени окисления восстановителя. Восстановление – это процесс присоединения электронов, при котором понижается степень окисления у окислителя. При определении степени окисления атомов необходимо помнить:

- что степень окисления атома в молекуле простого вещества равна нулю;

- степень окисления атома водорода во всех соединениях, кроме гидридов щелочных и щелочноземельных металлов равна +1;

- степень окисления кислорода во всех соединениях, кроме пероксидных и ОF2, равна –2;

- сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.

Атом элемента в высшей степени окисления является только окислителем (например, сера в молекуле H2SO4 имеет высшую степень окисления 6+); атом элемента в низшей степени окисления является только восстановителем (например, сера в молекуле H2S имеет низшую степень окисления 2–); атом элемента, находящийся в промежуточной степени окисления, может быть и окислителем и восстановителем (например, сера в молекуле H2SO3 имеет промежуточную степень окисления 4–). Такие соединения проявляют окислительно-восстановительную двойственность и способны к реакциям диспропорционирования.

Пример 1.Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) H2S и HI; б) H2S и H23; в) H23 и HClО4?

Решение: а) степень окисления серы в H2S равна –2, йода в HI равна –1. Так как и сера, и йод находятся в своей низшей степени окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут;

б) степень окисления серы в H2S равна –2, то есть низшая, в H23 –равна +4 – промежуточная. Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем H23 является окислителем;

в) степень окисления серы в H23равна +4 (промежуточная), хлора в HClО4 равна +7 (высшая). Соединения H23 и HClО4 могут реагировать, причем H23 будет проявлять восстановительные свойства.

Пример 2. Завершить уравнение реакции, дописав недостающие продукты. Составить уравнения полуреакций окисления и восстановления, на их основе написать уравнения реакций в ионной и молекулярной формах:

KNO2+KI+H2SO4®J2+NO + …`

Решение.В реакции йод меняет степень окисления от –1 в иодиде калия до нуля в I2. Йод теряет электроны, т.е. окисляется. Восстанавливаться в данной реакции будет азот, который меняет степень окисления от +3 до +2. Нитрит-ион восстанавливается до NO с приобретением одного электрона на каждый атом азота. Избыточный кислород нитрит-иона будет связываться водородными ионами кислой среды с образованием воды:

NO-2+2H++e=NO+H2O 2I-–2e=I2
2NO-2+4H++2I-=2NO+2H2O+I2

Полученное уравнение является уравнением искомой реакции в ионной форме. Молекулярное уравнение реакции получится, если учесть, что ионы калия, освобождающиеся при разрушении молекул KNO2 и KJ, образуют соли с серной кислотой:

2KNO2+2KI+2H2SO4®J2+2NO +2 К2SO4+2 H2O

Пример 3. Установить, в каком направлении возможно самопроизвольное протекание реакции 2NaCl+Fe2(SO4)3=2FeSO4+Cl2+Na2SO4?

Решение. Уравнение реакции в ионно-молекулярной форме:

2Cl-+2Fe3+=2Fe2++Cl2

Запишем стандартные электродные потенциалы электрохимических систем, участвующих в реакции, используя данные прил. 6:

Cl2+2e-=2Cl- E1=1,36 B

Fe3++e-=Fe2+ E2=0,77 B

Поскольку Е1 2, то окислителем будет служить хлор, а восстановителем – ион Fe2+; рассматриваемая реакция будет протекать справа налево.

 

Пример 4.Найти при 25°С константу равновесия реакции Hg2(NO3)2+2Fe(NO3)2=2Hg+2Fe(NO3)3.

Решение. Уравнение реакции в ионно-молекулярной форме:

 

Hg22++2e-=2Hg+2Fe3+

 

В реакции участвуют две электрохимические системы (прил. 6):

Hg22++2e-=2Hg - E1=0,79 В

Fe3++e-=Fe2+ E2=0,77 B

 

Находим значение стандартной ЭДС рассматриваемого элемента:

 

E0=E1-E2=0,79-0,77=0,02 В.

 

Теперь вычислим константу равновесия реакции:

 

, К=4,76.

Ответ: К=4,76.

Задачи к главе 11

Й уровень

401-405. Исходя из степени окисления элемента А в соединениях Б, В, Г, определите, какое из них может быть только окислителем, только восстановителем или может проявлять окислительно-восстановительную двойственность? Используя электронно-ионный метод, расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции:

 

Задачи Элементы, соединения, реакции
A – N; Б – N 2O5; B – NH3; Г – NO3-. Реакция KIO3 + H2SO4 +KI=I2+K 2SO4+KOH
A – S; Б – H2SO4; B – SO2; Г – H2S. Реакция Cr2(SO4)3 +NaOH+ Br2 = Na2CrO4 +NaBr+Na2SO4 +H2O
А – Br; Б – Br2O; B – BrO3- ; Г – BrO4-. Реакция PbO2 + Mn(NO3)2 +HNO3 =HMnO4+Pb(NO3)2 +H2O
A – Cl; Б – Cl2O5; В – ClO4-; Г – ClF5. Реакция K2 Cr2O7 +HCl + SnCl2 =SnCl4 +CrCl3 +KCl+H2O
A – Mn; Б – MnO42 - ; В – MnO4-; Г – MnО2. Реакция Zn+HNO3(разб.) =Zn(NO 3)2 +N2O+H2O

 

406-410. Определите степень окисления элемента А в частицах Б, В, Г. Используя электронно-ионный метод, расставьте коэффициенты в окислительно -восстановительной реакции:

 

Задачи   Элементы, реакции
A – Cl; Б – Cl2O; B – ClO3-; Г – ClO4-. FeSO4+KСlO3+H2SO4=Fe2(SO4)3+KCl+H2O
А – S; Б – SО2; В – SО3; Г – Н2S2. К2Сr2О72S+ Н24-=Сr2(SО4)3+S+ К242О
А – S; Б – Н2S; В – SО32 - ; Г – SО42-. МnО2+НС1=МnС12+С122О
А – I; Б – IO- ; В – IO2 - ; Г – IO3-. КМnО4+NаNО224=МnSО424+NаNО32О
А – N; Б – NН4+ ; В – N2О; Г – NО2. КСrO2+КОН+Вr22СrО4+КВг+Н2О  

411-415. Исходя из степени окисления элемента А в соединениях Б, В, Г, определите, какое из них может быть только окислителем, только восстановителем или проявляет окислительно-восстановительную двойственность. Используя электронно-ионный метод, расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции:

Задачи   Элементы, соединения, реакции  
А–Вi; Б–Вi2О5; В–ВiН3; Г–Вi2О3 МnSО4+РbО2+НNO3 =НМnО4+РЬ(NО3)2+РbSО42О
А–Сr; Б–Сr2О3; В–СrО42 - ; Г–СrO. SО2+НВrО32О =Н24+Вr2
А–Sb; Б–SbН3; В–Sb2О5; Г–Sb2О3. SО2+КМnО4+КОН =К24+МnО22О
А–Nb; Б–Nb2О5; В–Nb2О3; Г–NbО43-. HNО2+РbО224 =НNО3+РbSО42О
А–Sn; Б–SnО2;В–SnО; Г–SnО32-. КI+К2Сr2О724 =I2242О+Сr2(SО4)3  

Й уровень

416-420.Составьте электронные уравнения окисления или восстановления элемента А в превращениях Б→В, Б→Г, В→Г, А→Б, А→Г. Используя электронно-ионный метод, расставьте коэффициенты в окислительно- восстановительной реакции:

Задачи   Элементы, реакции
А–Мn; Б–МnО2; В–МnО4 - ;Г–МnО. КMnО4+КОН+К232МnО4242О
А–Вr; Б–ВrO - ; В–ВrO3 - ;Г–НВr. Н23+ С12+ Н2О=Н24+НС1
А–Те; Б–Н2Те; В–ТеО32 -; Г–ТеО42 -. Вi+НNO3 (разб.) = Вi(NО3)3+NО+Н2О
А–N; Б–NО3 - ; В–N2; Г–NО2. Мg+НNO3 (разб.) =Mg(NО3)2+NH4NO3+H2O
А–С1; Б–С12О; В–НС1; Г–СlO3- . К2Сr2О7+НС1 =СгС1з+КС1+С122О

421-425. Определите количество электронов, отдаваемое или принимаемое элементом А в переходах А®Б, А®В, А ®Г, Б®В, Б ®Г, В®Г. Используя электронно-ионный метод, расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции:

Задачи   Элементы, превращения, реакции
A – W; Б – WO2; B – W2O5; Г – WO3. МnО2+НС1 = МnС12+С122О  
А – N; Б – NН3; В – NO2: Г – NO2-. Н2 3 - С122О =Н2 SO 4 +НС1  
А – Fе; Б – FеО; В – Fе2О3; Г – FеО42-. NaВг+Н24 =Вг2+ SО2+Nа242О  
А – I; Б–IO3-; В – IO-; Г – IO4 -. К2Сr2О7 + НС1+SnС12 = SnС14+СrС13+КС1+Н2О  
А – Мn; Б–МnО2; В – МnО4 -; Г – МnО. KMnO4 + KOH+K2 SO3=K2MnO4+ H2O+K2SO4

426-430. Составьте электронные уравнения окисления или восстановления элемента А в превращениях Б→В, Б→Г, В→Г, А→Б, А→Г. Используя электронно-ионный метод, расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции:

Задачи   Элементы, превращения, реакции  
А – N; Б – N2Н4; В – N2; Г – NО3-. NаВr+NаВrO324 =Вr2+Nа242О  
А – Вr; Б – ВrO2-; В–ВrO3-; Г – НВr. КI + KNО22SO4 =I2+NО+К242О.  
А–Sе; Б – Н2Sе; В – SеО3; Г – SеО32 -. Zn+Н3АsО3+НС1 = ZnС12+АsН32О  
А – I; Б – I2О; В – I2О5; Г – IO4-. NаВr+Н24 =Вr2+SО2+Nа242О  
А – Сr; Б – Сr2О3; В – Сr2О72 - ; Г – СrO. NаI+Н24 =I22S+Nа242О  

Й уровень

431-435. На основе сравнения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов окислителей в левой и правой частях уравнения определить направление окислительно-восстановительной реакции. Используя электронно-ионный метод, расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции:

Задачи   Реакции    
Н2O2+HClO=HCl+O2+H2O
H3PO3+Pb(NO3)2+H2O=Pb+HNO3+H3PO4
HIO3+H2O2=I2+O2+H2O
I2+H2O2=HIO3+H2O
H3PO4+HI=H3PO3+I2+H2O

436-440. Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов (прил. 6) вычислите константы равновесия реакций. Используя электронно-ионный метод, расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции:

Задачи   Реакции
FеSО42Сr2О724=Fе2(SО4)3+Сr2(SО4)3242О
H3PO3+Pb(NO3)2+H2O=Pb+HNO3+H3PO4
KJО324+Nа23 =J224+Nа242О
Н2O2+HClO=HCl+O2+H2O
СrС13+КОН+Вr2 = К2СrO4+КВr+Н2О+КСl  
     

 








Дата добавления: 2016-01-09; просмотров: 1207;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.012 сек.