Степень окисления (окислительное число, состояние окисления) - это

условный заряд атома в молекуле, вычисленный согласно предположению, что молекула состоит только из ионов.

Для определения степени окисления атомов в химических соединениях руководствуются следующими правилами:

1. Кислороду в химических соединениях всегда приписывают степень окисления —2 (исключение составляют фторид кислорода OF2 и пероксиды типа Н2О2, где кислород имеет степень окисления соответственно +2 и -1).

2. Степень окисления водорода в соединениях считают равной +1 (исключение:
в гидридах, например, в Сa+2Н2-1).

3. Металлы во всех соединениях имеют положительные значения степени
окисления.

4. Степень окисления нейтральных молекул и атомов (например, H2, С и др.) равна нулю, так же как и металлов в свободном состоянии.

5. Для элементов, входящих в состав сложных веществ, степень окисления
находят алгебраическим путём. Молекула нейтральна, следовательно, сумма
всех зарядов равна нулю. Например, в случае H2+1SO4-2 составляем уравнение с
одним неизвестным для определения степени окисления серы:

 

2(+1) + х + 4(-2) = 0, х-6 = 0, х = 6.

Реакции, в результате которых изменяется степень окисления элементов, называются окислительно-восстановительными.

Основные положения теории ОВР

1) Окислениемназывают процесс отдачи электронов атомом, молекулой или
ионом. Степень окисления при этом повышается. Например, А1 - 3е – Аl+3.

2) Восстановлениемназывают процесс присоединения электронов атомом,
молекулой или ионом. Степень окисления при этом понижается. Например,

S + 2e= S-2.

3) Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, называются восстановителями.Атомы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями.

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

восстановитель - е↔окислитель; окислитель + е↔восстановитель.

Окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов - окисления и восстановления.

Процессы окисления и восстановления выражают электронными уравнениями. В них указываются изменение степени окисления атомов и число электронов, отданных восстановителем и принятых окислителем. Так, для реакции

+1I-1 + 2Fe+3Cl3-1 = I20 + 2Fe+2Cl2-1 + 2K+1Cl-1 электронные уравнения имеют вид

2I-1 — 2е = I20 процесс окисления (восстановитель); Fe+3 + е = Fe+2 процесс восстановления (окислитель).

Для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций применяют два метода: метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций).

Метод электронного балансаявляется универсальным. В этом методе сравнивают степени окисления атомов в исходных и конечных веществах, руководствуясь правилом: число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, присоединённых окислителем. Для составления уравнения надо знать формулы реагирующих веществ и продуктов реакции. Последние определяются либо опытным путём, либо на основании известных свойств элементов.

Ионно-электронный метод (метод полуреакций)использует представления об электролитической диссоциации. Метод применяют только при составлении уравнений ОВР, протекающих в растворе. В отличие от метода электронного баланса данный метод даёт более правильное представление о процессах окисления — восстановления в растворах, так как рассматривает ионы и молекулы в том виде, в котором они существуют в растворе. Слабые электролиты или малорастворимые вещества записывают в виде молекул, а сильные - в виде ионов. При этом учитывают, что в водной

среде в реакции могут участвовать ионы Н+,ОН- и молекулы Н2О.Правила нахождения коэффициентов в уравнениях ОВР, протекающих в кислой, щелочной и нейтральной средах, неодинаковы.

Если реакция среды кислая

Правило. Каждая освобождающаяся частица кислорода связывается с двумя ионами водорода с образованием одной молекулы воды:

-2] + 2Н+ = Н2О.

Каждая недостающая частица кислорода берётся из молекулы воды, при этом освобождается два иона водорода: Н2О - [О-2] = 2Н+.

Если реакция среды щелочная

Правило. Каждая освобождающаяся частица кислорода реагирует с одной молекулой воды, образуя два гидроксид-иона: [О-2] + Н2О = 2ОН-.

Каждая недостающая частица кислорода берётся из двух гидроксид-ионов с образованием одной молекулы воды: 2ОН- - [О-2] = Н2О.

Если реакция среды нейтральная

Правило. Каждая освобождающаяся частица кислорода взаимодействует с одной молекулой воды, образуя два гидроксид-иона: [О-2] + Н2О = 2ОН- .

Каждая недостающая частица кислорода берётся из молекулы воды с образованием двух ионов водорода: Н2О - [О-2] = 2Н+.

Подбор коэффициентов ОВР ионно-электронным методом проводится в несколько этапов:

1) записать схему реакции (реакция среды кислая) в молекулярной форме,
например:

KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 = MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O;

2) записать схему реакции в ионной форме и определить ионы и молекулы, которые изменяют степень окисления:

К+ + МпО4- + 2Na+ + SO32- + 2H+ + SO42- = Mn2+ + SO42- + 2Na+ + SO42- +

+ 2K+ + SO42- + H2O;

3) составить ионно-электронные уравнения с участием выделенных ионов
и молекул, учитывая, что количество атомов кислорода уравнивают, используя
молекулы воды или ионы водорода.

Для данной реакции:

- недостаток атомов кислорода в кислой среде берётся из молекулы воды:

SO32- + H2O - 2е- = SO42- + 2Н+;

- избыток атомов кислорода в кислой среде связывается ионами водорода в
молекулы воды:

MnO4- + 8H+ + 5е- = Мn2+ + 4Н2О;

4) умножить полученные уравнения на наименьшие множители для баланса по электронам:

SO32- + Н2О - 2е- = SO42- + 2H+ | 5 МпО4- + 8Н+ + 5е- = Mn2+ +4H2O | 2

5SO32- + 5H2O – l0e- = 5SO42- + 10H+ 2MnO4- + 16H+ + 10e- = 2Mn2+ +8H2O;

5) суммировать полученные электронно-ионные уравнения:

5SO32- + 5Н2О - 10е- + 2MnO4- + 16H+ + 10e- = 5SO42- + 10H+ + 2Mn2++ 8H2O;

6) сократить подобные члены и получить ионно-молекулярное уравнение
ОВР:

5SO32- + 2МпО4- + 6Н+ = 5SO42- + 2Мn2+ + 3Н2О;

7) по полученному ионно-молекулярному уравнению составить молекулярное уравнение реакции:

2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O.

Окислительно-восстановительные реакции разделяют на три типа:

1) Межмолекулярные - это реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах:

28+6O4(конц.) + Сu0 = Cu+2SO4 + S+4O2 + 2Н2О.

2) Внутримолекулярные — это реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в одной молекуле (атомы разных элементов):

2КС1+5О3-2 = 2КСl-1 + 3О2°

3) Диспропорционирование (реакции самоокисления-самовосстановления)
-
это реакции, в которых окислителем и восстановителем являются атомы
одного и того же элемента:









Дата добавления: 2016-01-18; просмотров: 763; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2020 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.024 сек.